KR20190114782A - Anode, and sulfide solid-state battery - Google Patents

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Abstract

When a negative electrode is formed using a negative electrode current collector layer made of copper and a negative electrode mixture layer containing a sulfide solid electrolyte, copper and a sulfide solid electrolyte react to generate copper sulfide, and resistance at the interface between the negative electrode current collector layer and the negative electrode mixture layer increases. The negative electrode current collector layer is alloyed to reduce the reactivity with the sulfide solid electrolyte. Specifically, the negative electrode includes a negative electrode mixture layer and a negative electrode current collector layer in contact with the negative electrode mixture layer. The negative electrode mixture layer contains a negative electrode active material and a sulfide solid electrolyte. At least one surface of surfaces of the negative electrode current collector layer in contact with the negative electrode mixture layer contains an alloy of copper and a metal having a higher ionization tendency than copper.

Description

부극 및 황화물 고체 전지{ANODE, AND SULFIDE SOLID-STATE BATTERY}Negative and Sulfide Solid Cells {ANODE, AND SULFIDE SOLID-STATE BATTERY}

본원은 황화물 고체 전해질을 이용한 부극 및 황화물 고체 전지를 개시한다.The present application discloses a negative electrode and a sulfide solid battery using a sulfide solid electrolyte.

부극, 정극 및 고체 전해질층을 구비하는 황화물 고체 전지에 있어서, 구리로 이루어지는 부극 집전체층과 황화물 고체 전해질을 포함하는 부극 합재층을 이용하여 부극을 구성한 경우, 구리와 황화물 고체 전해질이 반응하여 황화구리 등이 생성되어 부극 집전체층과 부극 합재층의 계면에 있어서의 저항이 상승하거나, 황화구리와 리튬 이온이 불가역적으로 반응함으로써 전지 용량이 저하한다는 과제가 있다. 이 과제를 해결하는 수단의 하나로서, 특허문헌 1에는, 부극 합재층과 부극 집전체층의 사이에 소정의 원소를 함유하는 반응 억제층을 마련하는 것이 개시되어 있다.In a sulfide solid battery having a negative electrode, a positive electrode, and a solid electrolyte layer, when a negative electrode is formed by using a negative electrode current collector layer made of copper and a negative electrode mixture layer containing a sulfide solid electrolyte, copper and a sulfide solid electrolyte react to sulfide There arises a problem that the capacity of the battery decreases due to the formation of copper, an increase in resistance at the interface between the negative electrode current collector layer and the negative electrode mixture layer, or irreversible reaction of copper sulfide and lithium ions. As one means for solving this problem, Patent Document 1 discloses providing a reaction suppression layer containing a predetermined element between the negative electrode mixture layer and the negative electrode current collector layer.

또한, 특허문헌 2에 개시되어 있는 바와 같이, 황화물 고체 전지에 있어서 활물질과 황화물 고체 전해질의 반응을 억제하는 기술이 알려져 있지만, 부극 집전체층과 황화물 고체 전해질의 반응을 억제하는 기술로서 이용하는 것은 어렵다.In addition, as disclosed in Patent Literature 2, a technique for suppressing a reaction between an active material and a sulfide solid electrolyte in a sulfide solid battery is known, but it is difficult to use it as a technique for suppressing a reaction between a negative electrode current collector layer and a sulfide solid electrolyte. .

일본공개특허 특개2012-049023호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2012-049023 일본공개특허 특개2011-060649호 공보Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2011-060649

특허문헌 1에 개시된 기술에 있어서는, 부극 합재층과 부극 집전체층의 사이에 반응 억제층을 추가할 필요가 있어, 전지의 제조 공정이 번잡화된다는 과제나 전지의 체적 에너지 밀도가 작아진다는 과제가 있다. 즉, 반응 억제층을 별도 추가하지 않고, 부극 집전체층과 부극 합재층 중의 황화물 고체 전해질과의 반응을 어떻게 억제할지가 과제가 된다.In the technique disclosed in Patent Literature 1, it is necessary to add a reaction suppression layer between the negative electrode mixture layer and the negative electrode current collector layer, and the problem that the manufacturing process of the battery becomes complicated and the volume energy density of the battery become small. There is. That is, the problem is how to suppress the reaction between the negative electrode current collector layer and the sulfide solid electrolyte in the negative electrode mixture layer without additionally adding a reaction suppression layer.

본원은, 상기 과제를 해결하기 위한 수단의 하나로서, 부극 합재층과 상기 부극 합재층에 접촉하는 부극 집전체층을 구비하고, 상기 부극 합재층이, 부극 활물질과 황화물 고체 전해질을 포함하고, 상기 부극 집전체층의 표면 중 적어도 상기 부극 합재층과 접촉하는 표면이, 구리와 구리보다 이온화 경향이 높은 금속과의 합금을 포함하는 재료에 의해 구성되는, 부극을 개시한다.The present application provides a negative electrode mixture layer and a negative electrode current collector layer in contact with the negative electrode mixture layer as one of means for solving the above problems, wherein the negative electrode mixture layer includes a negative electrode active material and a sulfide solid electrolyte. Disclosed is a negative electrode in which at least one of the surfaces of the negative electrode current collector layer in contact with the negative electrode mixture layer is made of a material containing an alloy of copper and a metal having a higher ionization tendency than copper.

본 개시의 부극에 있어서는, 상기 합금이, 구리와, 아연, 베릴륨 및 주석으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.In the negative electrode of this indication, it is preferable that the said alloy contains at least 1 chosen from copper, zinc, beryllium, and tin.

본 개시의 부극에 있어서는, 상기 합금이 구리와 아연을 포함하는 것이 바람직하다.In the negative electrode of this indication, it is preferable that the said alloy contains copper and zinc.

본 개시의 부극에 있어서는, 상기 부극 활물질이 실리콘계 활물질을 포함하는 것이 바람직하다.In the negative electrode of the present disclosure, it is preferable that the negative electrode active material contains a silicon-based active material.

본 개시의 부극에 있어서는, 상기 부극 집전체층의 인장 강도가 500MPa 이상인 것이 바람직하다.In the negative electrode of the present disclosure, the tensile strength of the negative electrode current collector layer is preferably 500 MPa or more.

본 개시의 부극에 있어서는, 상기 부극 집전체층의 파단 신장이 7.95% 이상인 것이 바람직하다.In the negative electrode of the present disclosure, the break elongation of the negative electrode current collector layer is preferably 7.95% or more.

본원은, 상기 과제를 해결하기 위한 수단의 하나로서, 본 개시의 부극과, 정극과, 상기 부극 및 상기 정극의 사이에 마련된 고체 전해질층을 구비하는, 황화물 고체 전지를 개시한다.This application discloses a sulfide solid battery provided with the negative electrode of this indication, a positive electrode, and the solid electrolyte layer provided between the said negative electrode and the said positive electrode as one of the means for solving the said subject.

본 발명자의 새로운 지견에 의하면, 구리와 구리보다 이온화 경향이 높은 금속을 조합하여 합금화한 경우, 구리 단독의 경우와 비교하여, 황화물 고체 전해질에 대한 전기 화학적인 반응성이 낮아진다. 또한, 당해 합금이 황화물 고체 전해질과 전기 화학적으로 반응한 경우에도, 구리보다 이온화 경향이 높은 금속과 황화물 고체 전해질이 우선적으로 반응하는 것이라고 생각할 수 있어, 충방전 반응에 불리해지는 황화구리의 생성을 억제할 수 있다. 즉, 본 개시의 부극과 같이, 부극 집전체층의 표면을 소정의 합금을 포함하는 재료에 의해 구성함으로써, 새롭게 반응 억제층을 추가하지 않고, 부극 집전체층과 부극 합재층 중의 황화물 고체 전해질과의 반응을 억제할 수 있다.According to the new findings of the present inventors, when alloying a combination of copper and a metal having a higher ionization tendency than copper, the electrochemical reactivity to a sulfide solid electrolyte is lower than that of copper alone. Moreover, even when the said alloy reacts electrochemically with a sulfide solid electrolyte, it can be considered that metal and sulfide solid electrolyte which have a higher ionization tendency than copper preferentially react, and suppress generation | occurrence | production of copper sulfide which becomes disadvantageous to a charge / discharge reaction. can do. That is, like the negative electrode of the present disclosure, by forming the surface of the negative electrode current collector layer by a material containing a predetermined alloy, the sulfide solid electrolyte in the negative electrode current collector layer and the negative electrode mixture layer is not added to the reaction suppression layer. Can suppress the reaction.

도 1은, 부극(100)의 일례를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는, 부극 집전체(10)의 예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은, 황화물 고체 전지(1000)의 구성을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는, 실시예에서 이용한 평가 장치의 구성을 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는, 비교예 1의 CV 평가 결과를 나타내는 도이다.
도 6은, 실시예 1의 CV 평가 결과를 나타내는 도이다.
도 7은, 실시예 2의 CV 평가 결과를 나타내는 도이다.
도 8은, 실시예 3의 CV 평가 결과를 나타내는 도이다.
도 9는, 비교예 2의 CV 평가 결과를 나타내는 도이다.
도 10은, 각종 구리 합금박(실시예 1A∼3A, 실시예 1B∼3B) 및 구리박(비교예 1A, 비교예 1B)의 인장 강도를 비교한 도이다.
도 11은, 각종 구리 합금박(실시예 1B, 실시예 3B) 및 구리박(비교예 1A, 비교예 1B)의 파단 신장을 비교한 도이다.
1 is a schematic view for explaining an example of the negative electrode 100.
2 is a schematic view for explaining an example of the negative electrode current collector 10.
3 is a schematic view for explaining the configuration of the sulfide solid battery 1000.
4 is a schematic view for explaining the configuration of the evaluation apparatus used in the embodiment.
5 is a diagram showing a result of CV evaluation in Comparative Example 1. FIG.
6 is a diagram showing a result of CV evaluation in Example 1. FIG.
7 is a diagram illustrating a result of CV evaluation in Example 2. FIG.
8 is a diagram illustrating a result of CV evaluation in Example 3. FIG.
9 is a diagram illustrating a result of CV evaluation in Comparative Example 2. FIG.
10 is a diagram comparing tensile strengths of various copper alloy foils (Examples 1A to 3A, Examples 1B to 3B) and copper foils (Comparative Example 1A and Comparative Example 1B).
11 is a diagram comparing break elongation of various copper alloy foils (Example 1B, Example 3B) and copper foil (Comparative Example 1A, Comparative Example 1B).

1. 부극(100)1.Negative electrode (100)

도 1에 나타내는 바와 같이, 부극(100)은, 부극 합재층(20)과 부극 합재층(20)에 접촉하는 부극 집전체층(10)을 구비하고 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 부극 합재층(20)은, 부극 활물질(21)과 황화물 고체 전해질(22)을 포함한다. 또한, 도 1 및 2에 나타내는 바와 같이, 부극 집전체층(10)의 표면 중 적어도 부극 합재층(20)에 접촉하는 표면은, 구리와 구리보다 이온화 경향이 높은 금속과의 합금을 포함하는 재료(11)에 의해 구성된다.As shown in FIG. 1, the negative electrode 100 includes a negative electrode current collector layer 10 in contact with the negative electrode mixture layer 20 and the negative electrode mixture layer 20. As shown in FIG. 1, the negative electrode mixture layer 20 includes a negative electrode active material 21 and a sulfide solid electrolyte 22. 1 and 2, the surface of the surface of the negative electrode current collector layer 10 that contacts at least the negative electrode mixture layer 20 includes a material containing an alloy of copper and metal having a higher ionization tendency than copper. It is comprised by (11).

1.1. 부극 집전체층(10)1.1. Negative current collector layer (10)

부극 집전체층(10)은, 그 표면 중 적어도 부극 합재층(20)에 접촉하는 표면이, 구리와 구리보다 이온화 경향이 높은 금속과의 합금을 포함하는 재료(11)에 의해 구성된다. 이에 의해, 부극 집전체층(10)과 부극 합재층(20) 중의 황화물 고체 전해질(22)과의 반응이 억제된다. 부극 집전체층(10)의 표면이 재료(11)로 구성되어 있는지의 여부에 대해서는, 부극 집전체층(10)의 표면의 원소 분석 등에 의해 용이하게 판단 가능하다. 구리보다 이온화 경향이 높은 금속의 구체예로서는, 비스무트(Bi), 안티몬(Sb), 납(Pb), 주석(Sn), 니켈(Ni), 코발트(Co), 카드뮴(Cd), 철(Fe), 크롬(Cr), 아연(Zn), 탄탈(Ta), 망간(Mn), 지르코늄(Zr), 티탄(Ti), 알루미늄(Al), 베릴륨(Be), 토륨(Th), 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 리튬(Li) 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 아연(Zn), 베릴륨(Be), 주석(Sn)이 바람직하고, 아연(Zn)이 특히 바람직하다. 즉, 상기의 합금은, 구리와, 아연, 베릴륨 및 주석으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하고 있어도 되고, 구리와 아연을 포함하고 있어도 된다. 합금은, 구리보다 이온화 경향이 높은 금속을 1종만 포함하고 있어도 되고, 2종 이상 포함하고 있어도 된다.The negative electrode current collector layer 10 is made of a material 11 including at least a surface of the surface contacting the negative electrode mixture layer 20 including an alloy of copper and a metal having a higher ionization tendency than copper. As a result, the reaction between the negative electrode current collector layer 10 and the sulfide solid electrolyte 22 in the negative electrode mixture layer 20 is suppressed. Whether the surface of the negative electrode current collector layer 10 is composed of the material 11 can be easily determined by elemental analysis or the like of the surface of the negative electrode current collector layer 10. Specific examples of metals having a higher ionization tendency than copper include bismuth (Bi), antimony (Sb), lead (Pb), tin (Sn), nickel (Ni), cobalt (Co), cadmium (Cd), and iron (Fe). , Chromium (Cr), Zinc (Zn), Tantalum (Ta), Manganese (Mn), Zirconium (Zr), Titanium (Ti), Aluminum (Al), Beryllium (Be), Thorium (Th), Magnesium (Mg) Sodium (Na), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs), lithium (Li), and the like. Especially, zinc (Zn), beryllium (Be), and tin (Sn) are preferable, and zinc (Zn) is especially preferable. That is, the said alloy may contain at least 1 selected from copper, zinc, beryllium, and tin, and may contain copper and zinc. The alloy may contain only 1 type or 2 or more types of metals which are higher in ionization tendency than copper.

구리와 구리보다 이온화 경향이 높은 금속과의 합금의 조성은 임의이고, 부극 집전체층(10)의 도전성 등을 고려하면서 적절히 결정하면 된다. 예를 들면, 당해 합금은, 구리와 구리보다 이온화 경향이 높은 금속의 합계를 100atm%로 하여, 구리를 5atm% 이상 99atm% 이하, 구리보다 이온화 경향이 높은 금속을(당해 금속이 2종류 이상인 경우에는 합계의 농도로서) 1atm% 이상 95atm% 이하 포함하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 구리를 20atm% 이상 96atm% 이하, 구리보다 이온화 경향이 높은 금속을 4atm% 이상 80atm% 이하 포함한다. 더 바람직하게는, 구리를 50atm% 이상 96atm% 이하, 구리보다 이온화 경향이 높은 금속을 4atm% 이상 50atm% 이하 포함한다. 특히 바람직하게는, 구리를 65atm% 이상 96atm% 이하, 구리보다 이온화 경향이 높은 금속을 4atm% 이상 35atm% 이하 포함한다. 또한, 합금에는 불가피 불순물이 포함되어 있어도 된다. 불가피 불순물의 농도는, 합금 전체를 100atm%로 하여, 1atm% 이하인 것이 바람직하다.The composition of the alloy of copper and metal with a higher ionization tendency than copper is arbitrary, and what is necessary is just to determine suitably, taking into consideration the electroconductivity of the negative electrode collector layer 10, etc. For example, the alloy is a total of a metal having a higher ionization tendency than copper and copper at 100 atm%, and a copper having a higher ionization tendency than 5 atm% or more and 99 atm% or less than copper (there are two or more types of metals). It is preferable to contain 1 atm% or more and 95 atm% or less) as the total concentration. More preferably, 20 at% or more and 96 atm% or less of copper, and 4 atm% or more and 80 atm% or less of a metal having a higher ionization tendency than copper are included. More preferably, at least 50 atm% and at most 96 atm% of copper, and at least 4 atm% and at most 50 atm% of metal having a higher ionization tendency than copper. Particularly preferably, at least 65 atm% and at most 96 atm% of copper, and at least 4 atm% and at most 35 atm% of metal having a higher ionization tendency than copper. In addition, the alloy may contain inevitable impurities. It is preferable that the density | concentration of an unavoidable impurity makes 1 atm% or less the whole alloy as 100 atm%.

재료(11)는, 컨태미네이션 등을 고려하여, 상기 과제를 해결할 수 있는 범위에서, 상기의 합금 이외의 그 밖의 원소나 성분을 포함하고 있어도 된다. 예를 들면, 부극 집전체층(10)의 표면의 일부에는 불가피한 산화 피막 등이 형성되어 있어도 되고, 즉, 재료(11)는 불가피한 산화물 등을 포함하고 있어도 된다. 또한, 재료(11)는 불가피한 수분을 포함하고 있어도 된다. 재료(11)는, 상기 과제를 해결할 수 있는 범위에서, 구리보다 이온화 경향이 낮은 금속을 일부에 포함하고 있어도 된다. 단, 보다 현저한 효과를 발휘시키는 관점으로부터는, 재료(11)는 실질적으로 구리와 구리보다 이온화 경향이 높은 금속과의 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.The material 11 may contain other elements and components other than said alloy in the range which can solve the said subject in consideration of contamination etc. For example, an inevitable oxide film or the like may be formed on a part of the surface of the negative electrode current collector layer 10, that is, the material 11 may contain an inevitable oxide or the like. In addition, the material 11 may contain inevitable moisture. The material 11 may contain some metals with a lower ionization tendency than copper in the range which can solve the said subject. However, from the viewpoint of exerting a more remarkable effect, the material 11 is preferably made of an alloy of copper and a metal having a higher ionization tendency than copper.

부극 집전체층(10)은, 적어도 부극 합재층(20)에 접촉하는 표면이 재료(11)로 구성되어 있으면 되고, 그 형태(형상)는 다양하다. 부극 집전체층(10)은, 표면만이 재료(11)로 구성되어 있어도 되고, 표면 및 내부의 전체가 재료(11)로 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 도 2의 (A)에 나타내는 바와 같이, 상기한 재료(11)로 이루어지는 박(箔) 형상 또는 시트 형상의 부극 집전체층(10a)이어도 되고, 도 2의 (B)에 나타내는 바와 같이, 상기한 재료(11)로 이루어지는 메시 형상이나 펀칭 메탈 형상의 부극 집전체층(10b)이어도 된다. 부극 집전체층(10a, 10b)은, 예를 들면, 상기한 재료(11)를 성형함으로써 용이하게 제조할 수 있다. 또는, 도 2의 (C)에 나타내는 바와 같이, 상기한 재료(11)와는 상이한 재료로 이루어지는 기재(基材)(12)의 표면에, 상기한 재료(11)를 피복하여 이루어지는 부극 집전체층(10c)이어도 된다. 즉, 부극 집전체층(10)의 표면과 내부를 상이한 재료로 구성해도 된다. 부극 집전체층(10c)은, 예를 들면, 도금이나 스퍼터 등에 의해 기재(12)의 표면에 상기한 재료(11)를 얇게 피복함으로써 용이하게 제조할 수 있다. 기재(12)는, 부극 집전체(10c)로서의 기계적 강도나 내구성을 확보할 수 있는 것이면 된다. 예를 들면, 상기한 재료(11)와는 상이한 금속에 의해 기재(12)를 구성해도 되고, 금속 이외의 재료(수지 등)에 의해 기재(12)를 구성해도 된다.In the negative electrode current collector layer 10, at least a surface of the negative electrode current collector layer 20 that is in contact with the negative electrode mixture layer 20 may be formed of a material 11, and its shape (shape) may vary. In the negative electrode current collector layer 10, only the surface may be composed of the material 11, and the entire surface and the inside may be composed of the material 11. For example, as shown in FIG. 2 (A), the foil-shaped or sheet-shaped negative electrode collector layer 10a which consists of said material 11 may be sufficient, and is shown to FIG. 2 (B). As described above, the negative electrode current collector layer 10b having a mesh shape or a punched metal shape made of the material 11 may be used. The negative electrode current collector layers 10a and 10b can be easily manufactured by, for example, molding the material 11 described above. Alternatively, as shown in FIG. 2C, the negative electrode current collector layer formed by coating the material 11 on the surface of the substrate 12 made of a material different from the material 11 described above. (10c) may be sufficient. That is, the surface and the inside of the negative electrode current collector layer 10 may be made of different materials. The negative electrode current collector layer 10c can be easily manufactured by, for example, coating the above-described material 11 on the surface of the substrate 12 by plating or sputtering thinly. The base material 12 should just be able to ensure the mechanical strength and durability as the negative electrode collector 10c. For example, the base material 12 may be comprised by the metal different from the above-mentioned material 11, and the base material 12 may be comprised by materials (resin etc.) other than metal.

부극 집전체층(10)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니다. 종래의 부극에 있어서의 부극 집전체층의 두께와 마찬가지로 할 수 있다. 예를 들면, 0.1㎛ 이상 1㎜ 이하인 것이 바람직하고, 1㎛ 이상 100㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 본 발명자의 지견에 의하면, 부극 집전체층(10)의 두께에 상관 없이, 부극 집전체층(10)의 표면 중 적어도 부극 합재층(20)에 접촉하는 표면을 상기의 재료(11)로 구성함으로써, 부극 집전체층(10)과 부극 합재층(20) 중의 황화물 고체 전해질(22)과의 반응을 억제할 수 있다. 부극 집전체층(10)의 표면 중 적어도 황화물 고체 전해질(22)과 접촉하는 부분을 재료(11)로 구성해도 된다.The thickness of the negative electrode current collector layer 10 is not particularly limited. The thickness can be the same as that of the negative electrode current collector layer in the conventional negative electrode. For example, it is preferable that they are 0.1 micrometer or more and 1 mm or less, and it is more preferable that they are 1 micrometer or more and 100 micrometers or less. In addition, according to the knowledge of the present inventors, regardless of the thickness of the negative electrode current collector layer 10, the surface 11 in contact with the negative electrode mixture layer 20 among the surfaces of the negative electrode current collector layer 10 is the material 11 described above. The reaction between the negative electrode current collector layer 10 and the sulfide solid electrolyte 22 in the negative electrode mixture layer 20 can be suppressed. At least a portion of the surface of the negative electrode current collector layer 10 that contacts the sulfide solid electrolyte 22 may be formed of the material 11.

부극(100)을 제조할 때, 부극 합재층(20)의 충전율을 향상시키는 관점으로부터, 부극 합재층(20)을 부극 집전체층(10)과 함께 고압으로 롤 프레스하는 경우가 있다. 여기서, 생산성 등의 관점으로부터, 당해 롤 프레스 시에 있어서의 부극 집전체층(10)의 파단을 억제하는 것이 바람직하다. 롤 프레스 시에 있어서의 부극 집전체층의 파단을 억제하기 위해서는, 예를 들면, 부극 집전체층의 두께를 증가시키는 것이 유효하지만, 부극(100)에 있어서 부극 집전체층(10)의 두께를 증가시킨 경우, 전지의 체적 에너지 밀도가 저하되어 버린다. 그 때문에, 부극 집전체층(10)의 두께를 가능한 한 증가시키지 않고, 롤 프레스 시의 부극 집전체층(10)의 파단을 억제하는 것이 바람직하다.When manufacturing the negative electrode 100, the negative electrode mixture layer 20 may be rolled at high pressure together with the negative electrode current collector layer 10 from the viewpoint of improving the filling rate of the negative electrode mixture layer 20. Here, from the viewpoint of productivity or the like, it is preferable to suppress the breakage of the negative electrode current collector layer 10 at the time of the roll press. In order to suppress the breakage of the negative electrode current collector layer at the time of roll pressing, for example, it is effective to increase the thickness of the negative electrode current collector layer, but the thickness of the negative electrode current collector layer 10 in the negative electrode 100 is increased. When it increases, the volume energy density of a battery will fall. Therefore, it is preferable to suppress the breakage of the negative electrode current collector layer 10 during roll pressing without increasing the thickness of the negative electrode current collector layer 10 as much as possible.

본 발명자의 새로운 지견에 의하면, 부극 집전체층(10)이 소정의 기계적 강도를 가짐으로써, 부극(100)의 롤 프레스 시에 있어서의 부극 집전체층(10)의 파단을 억제할 수 있다. 구체적으로는, 부극 집전체층(10)의 인장 강도가 500MPa 이상인 것이 바람직하다. 또는, 부극 집전체층(10)은 인장 강도가 500MPa 이상인 금속박을 포함하여 구성되는 것이 보다 바람직하다. 인장 강도의 하한은 보다 바람직하게는 600MPa 이상, 더 바람직하게는 800MPa 이상이다. 상한은 특별히 한정되는 것은 아니다. 이와 같은 인장 강도를 가지는 부극 집전체층(10)은, 예를 들면, 부극 집전체층(10)에 있어서의 합금 조성을 조정하거나, 부극 집전체층(10)에 대하여 가공 경화 처리를 실시함으로써 용이하게 제작할 수 있다. 가공 경화 처리를 실시한 부극 집전체층에 대하여 어닐링 등의 열처리를 추가로 실시한 경우, 부극 집전체층의 인장 강도가 저하하는 경향이 있다.According to the new knowledge of the present inventors, the breakdown of the negative electrode current collector layer 10 at the time of roll pressing of the negative electrode 100 can be suppressed by the negative electrode current collector layer 10 having a predetermined mechanical strength. Specifically, the tensile strength of the negative electrode current collector layer 10 is preferably 500 MPa or more. Or, it is more preferable that the negative electrode current collector layer 10 includes a metal foil having a tensile strength of 500 MPa or more. The lower limit of the tensile strength is more preferably 600 MPa or more, and still more preferably 800 MPa or more. The upper limit is not particularly limited. For example, the negative electrode current collector layer 10 having such tensile strength can be easily adjusted by adjusting an alloy composition in the negative electrode current collector layer 10 or by performing a work hardening treatment on the negative electrode current collector layer 10. Can be made. When the heat treatment such as annealing is further performed on the negative electrode current collector layer subjected to the work hardening treatment, the tensile strength of the negative electrode current collector layer tends to decrease.

또한, 본원에 있어서 「부극 집전체층의 인장 강도」란, 부극 집전체층(예를 들면 금속박) 자체를 시험편으로 하여 JIS Z 2241:2011에 준거하여 측정되는 인장 강도를 말한다.In addition, in this application, "the tensile strength of a negative electrode electrical power collector layer" means the tensile strength measured based on JISZ22241: 2011, using a negative electrode electrical power collector layer (for example, metal foil) itself as a test piece.

또한, 본 발명자의 새로운 지견에 의하면, 부극 집전체층(10)의 파단 신장이 소정 이상인 경우, 부극(100)의 롤 프레스 시에 있어서의 부극 집전체층(10)의 파단을 억제할 수 있다. 구체적으로는, 부극 집전체층(10)의 파단 신장이 7.95% 이상인 것이 바람직하다. 또는, 부극 집전체층(10)은 파단 신장이 7.95% 이상인 금속박을 포함하여 구성되는 것이 보다 바람직하다. 파단 신장의 하한은 보다 바람직하게는 14% 이상이다. 이와 같은 파단 신장을 가지는 부극 집전체층(10)은, 예를 들면, 부극 집전체층(10)에 있어서의 합금 조성을 조정하는 것 등에 의해 용이하게 제작할 수 있다.Moreover, according to the new knowledge of the present inventors, when the elongation at break of the negative electrode current collector layer 10 is more than predetermined, the breakage of the negative electrode current collector layer 10 at the time of roll pressing of the negative electrode 100 can be suppressed. . Specifically, the elongation at break of the negative electrode current collector layer 10 is preferably 7.95% or more. Or, it is more preferable that the negative electrode current collector layer 10 is formed of a metal foil having an elongation at break of 7.95% or more. The lower limit of breaking elongation is more preferably 14% or more. The negative electrode current collector layer 10 having such elongation at break can be easily produced by, for example, adjusting the alloy composition in the negative electrode current collector layer 10.

또한, 본원에 있어서 「부극 집전체층의 파단 신장」이란, 부극 집전체층(예를 들면 금속박) 자체를 시험편으로 하여 JIS Z 2241:2011에 준거하여 측정되는 파단 신장을 말한다.In addition, in this application, "break elongation of a negative electrode electrical power collector layer" means break elongation measured based on JISZ22241: 2011, using a negative electrode current collector layer (for example, metal foil) itself as a test piece.

1.2. 부극 합재층(20)1.2. Negative Electrode Mixture Layer (20)

도 1에 나타내는 바와 같이, 부극 합재층(20)은, 부극 활물질(21)과 황화물 고체 전해질(22)을 포함한다. 부극 합재층(20)에 황화물 고체 전해질(22)이 포함됨으로써, 부극 집전체층(10)의 표면 중 부극 합재층(20)에 접촉하는 표면의 일부가 황화물 고체 전해질(22)과 접촉하게 된다. 부극 합재층(20)은, 임의로, 도전 조제나 바인더나 그 밖의 첨가제(증점제 등)를 포함하고 있어도 된다.As shown in FIG. 1, the negative electrode mixture layer 20 includes a negative electrode active material 21 and a sulfide solid electrolyte 22. Since the sulfide solid electrolyte 22 is included in the negative electrode mixture layer 20, a part of the surface of the surface of the negative electrode current collector layer 10 that contacts the negative electrode mixture layer 20 comes into contact with the sulfide solid electrolyte 22. . The negative electrode mixture layer 20 may optionally contain a conductive assistant, a binder, and other additives (such as thickeners).

부극 합재층(20)에 포함되는 부극 활물질(21)은, 황화물 고체 전지의 부극 활물질로서 공지의 것을 모두 채용할 수 있다. 공지의 활물질 중, 후술의 정극 활물질(41)보다 충방전 전위가 비(卑)한 전위를 나타내는 물질을 부극 활물질로 하면 된다. 예를 들면, 부극 활물질(21)로서 Si나 Si 합금이나 산화규소 등의 실리콘계 활물질; 그라파이트나 하드 카본 등의 탄소계 활물질; 티탄산 리튬 등의 각종 산화물계 활물질; 금속 리튬이나 리튬 합금 등을 이용할 수 있다. 부극 활물질(21)은 1종만을 단독으로 이용해도 되고 2종 이상을 혼합하여 이용해도 된다. 부극 활물질(21)의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 입자 형상이나 박막 형상으로 하는 것이 바람직하다. 부극 합재층(20)에 있어서의 부극 활물질(21)의 함유량은 특별히 한정되는 것은 아니고, 종래의 부극 합재층에 포함되는 부극 활물질의 양과 동등하게 하면 된다.As the negative electrode active material 21 included in the negative electrode mixture layer 20, all known ones can be used as the negative electrode active material of the sulfide solid battery. What is necessary is just to make a negative electrode active material the substance which shows the electric potential whose charge / discharge potential was lower than the positive electrode active material 41 mentioned later among the well-known active materials. For example, as the negative electrode active material 21, silicon type active materials, such as Si, a Si alloy, and silicon oxide; Carbon-based active materials such as graphite and hard carbon; Various oxide-based active materials such as lithium titanate; Metal lithium, lithium alloy, etc. can be used. The negative electrode active material 21 may be used singly or in combination of two or more kinds thereof. The shape of the negative electrode active material 21 is not particularly limited. For example, it is preferable to set it as particle shape or thin film shape. Content of the negative electrode active material 21 in the negative electrode mixture layer 20 is not specifically limited, What is necessary is just to be equal to the quantity of the negative electrode active material contained in a conventional negative electrode mixture layer.

종래의 부극에 있어서, 구리로 이루어지는 부극 집전체층의 표면에 실리콘계 활물질 및 황화물 고체 전해질을 포함하는 부극 합재층을 적층하여 부극을 구성한 경우, 실리콘계 활물질의 OCV에서 구리와 황화물 고체 전해질이 반응할 우려가 있었다. 즉, 부극 집전체층의 표면에 부극 합재층을 형성한 직후에, 부극 집전체층과 부극 합재층 중의 황화물 고체 전해질이 반응할 우려가 있었다. 이에 대하여, 본 개시의 부극(100)에 있어서는, 부극 집전체(10)의 표면 중 부극 합재층(20)에 접촉하는 표면이 상기의 재료(11)로 구성되는 점에서, 실리콘계 활물질 및 황화물 고체 전해질을 포함하는 부극 합재층(20)을 적층하여 부극(100)을 구성한 경우에도, 부극 집전체층(10)과 부극 합재층(20) 중의 황화물 고체 전해질(22)과의 반응이 억제된다. 즉, 본 개시의 부극(100)에 있어서는, 부극 활물질(21)이 실리콘계 활물질을 포함하는 경우에도 우수한 효과를 발휘할 수 있다.In a conventional negative electrode, when a negative electrode is formed by stacking a negative electrode mixture layer containing a silicon-based active material and a sulfide solid electrolyte on the surface of a negative electrode current collector layer made of copper, copper and a sulfide solid electrolyte may react at OCV of the silicon-based active material. There was. That is, there was a possibility that the sulfide solid electrolyte in the negative electrode current collector layer and the negative electrode mixture layer reacted immediately after the negative electrode mixture layer was formed on the surface of the negative electrode current collector layer. In contrast, in the negative electrode 100 of the present disclosure, the surface of the negative electrode current collector 10 that is in contact with the negative electrode mixture layer 20 is composed of the above-described material 11, and thus, a silicon-based active material and a sulfide solid. Even when the negative electrode 100 is formed by stacking the negative electrode mixture layers 20 including the electrolyte, the reaction between the negative electrode current collector layer 10 and the sulfide solid electrolyte 22 in the negative electrode mixture layer 20 is suppressed. That is, in the negative electrode 100 of the present disclosure, even when the negative electrode active material 21 contains a silicon-based active material, excellent effects can be exhibited.

부극 합재층(20)에 포함되는 황화물 고체 전해질(22)은, 황화물 고체 전지의 고체 전해질로서 채용되는 황화물로서 공지의 것을 모두 채용할 수 있다. 예를 들면, 구성 원소로서 Li, P 및 S를 포함하는 고체 전해질을 이용할 수 있다. 구체적으로는, Li2S-P2S5, Li2S-SiS2, LiI-Li2S-SiS2, LiI-Si2S-P2S5, LiI-LiBr-Li2S-P2S5, LiI-Li2S-P2S5, LiI-Li2O-Li2S-P2S5, LiI-Li2S-P2O5, LiI-Li3PO4-P2S5, Li2S-P2S5-GeS2 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 특히, Li2S-P2S5를 포함하는 황화물 고체 전해질이 보다 바람직하다. 황화물 고체 전해질(22)은 1종만을 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 혼합하여 이용해도 된다. 황화물 고체 전해질(22)의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 입자 형상으로 할 수 있다. 부극 합재층(20)에 있어서의 황화물 고체 전해질(22)의 함유량은 특별히 한정되는 것은 아니고, 종래의 부극 합재층에 포함되는 황화물 고체 전해질의 양과 동등하게 하면 된다.As the sulfide solid electrolyte 22 included in the negative electrode mixture layer 20, any known sulfide may be employed as the sulfide solid electrolyte of the sulfide solid battery. For example, a solid electrolyte containing Li, P and S can be used as the constituent element. Specifically, Li 2 SP 2 S 5 , Li 2 S-SiS 2 , LiI-Li 2 S-SiS 2 , LiI-Si 2 SP 2 S 5 , LiI-LiBr-Li 2 SP 2 S 5 , LiI-Li 2 SP 2 S 5 , LiI-Li 2 O-Li 2 SP 2 S 5 , LiI-Li 2 SP 2 O 5 , LiI-Li 3 PO 4 -P 2 S 5 , Li 2 SP 2 S 5 -GeS 2, etc. Can be mentioned. Among these, sulfide solid electrolytes containing Li 2 SP 2 S 5 are particularly preferable. The sulfide solid electrolyte 22 may be used alone or in combination of two or more kinds thereof. The shape of the sulfide solid electrolyte 22 is not particularly limited. For example, it can be set as particle shape. The content of the sulfide solid electrolyte 22 in the negative electrode mixture layer 20 is not particularly limited, and may be equal to the amount of the sulfide solid electrolyte contained in the conventional negative electrode mixture layer.

또한, 부극 합재층(20)에는, 원하는 효과를 발휘할 수 있는 범위에서, 황화물 고체 전해질(22)에 더하여, 황화물 고체 전해질(22) 이외의 무기 고체 전해질이 포함되어 있어도 된다. 예를 들면, 산화물 고체 전해질 등이다.The negative electrode mixture layer 20 may contain, in addition to the sulfide solid electrolyte 22, inorganic solid electrolytes other than the sulfide solid electrolyte 22 in a range capable of exhibiting a desired effect. For example, it is an oxide solid electrolyte.

부극 합재층(20)에 임의 성분으로서 포함되는 도전 조제는, 황화물 고체 전지에 있어서 채용되는 도전 조제로서 공지의 것을 모두 채용할 수 있다. 예를 들면, 아세틸렌블랙(AB)이나 케첸블랙(KB)이나 기상법 탄소 섬유(VGCF)나 카본나노튜브(CNT)나 카본나노파이버(CNF)나 흑연 등의 탄소 재료; 니켈, 알루미늄, 스테인리스강 등의 금속 재료를 이용할 수 있다. 특히 탄소 재료가 바람직하다. 도전 조제는 1종만을 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 혼합하여 이용해도 된다. 도전 조제의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 입자 형상이나 섬유 형상으로 하는 것이 바람직하다. 부극 합재층(20)에 있어서의 도전 조제의 함유량은 특별히 한정되는 것은 아니고, 종래의 부극 합재층에 포함되는 도전 조제의 양과 동등하게 하면 된다.As the conductive aid contained in the negative electrode mixture layer 20 as an optional component, all known ones may be employed as the conductive aid employed in the sulfide solid battery. For example, carbon materials, such as acetylene black (AB), Ketjen black (KB), vapor-phase carbon fiber (VGCF), carbon nanotube (CNT), carbon nanofiber (CNF), and graphite; Metal materials, such as nickel, aluminum, stainless steel, can be used. Especially carbon material is preferable. Only one type of conductive assistant may be used, or two or more types may be mixed and used. The shape of the conductive assistant is not particularly limited. For example, it is preferable to set it as particle shape or fiber shape. The content of the conductive assistant in the negative electrode mixture layer 20 is not particularly limited, and may be equal to the amount of the conductive assistant included in the conventional negative electrode mixture layer.

부극 합재층(20)에 임의 성분으로서 포함되는 바인더는, 황화물 고체 전지에 있어서 채용되는 바인더로서 공지의 것을 모두 채용할 수 있다. 예를 들면, 스티렌부타디엔고무(SBR), 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 아크릴로니트릴부타디엔고무(ABR), 부타디엔고무(BR), 폴리불화비닐리덴(PVdF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리이미드(PI) 등을 이용할 수 있다. 바인더는 1종만을 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 혼합하여 이용해도 된다. 부극 합재층(20)에 있어서의 바인더의 함유량은 특별히 한정되는 것은 아니고, 종래의 부극 합재층에 포함되는 바인더의 양과 동등하게 하면 된다.As the binder contained in the negative electrode mixture layer 20 as an optional component, all known ones can be used as the binder employed in the sulfide solid battery. For example, styrene butadiene rubber (SBR), carboxymethyl cellulose (CMC), acrylonitrile butadiene rubber (ABR), butadiene rubber (BR), polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), Polyimide (PI) and the like can be used. Only 1 type may be used for a binder, and 2 or more types may be mixed and used for it. Content of the binder in the negative electrode mixture layer 20 is not specifically limited, What is necessary is just to be equal to the quantity of the binder contained in the conventional negative electrode mixture layer.

이상의 구성을 구비하는 부극(100)은, 부극 활물질(21)과, 황화물 고체 전해질(22)과, 임의 성분인 도전 조제 등 및 바인더를 비수 용매에 넣어 혼련함으로써 슬러리 형상의 전극 조성물을 얻은 후, 이 전극 조성물을 부극 집전체(10)의 표면에 도포하고 건조하여 임의로 프레스하는 등의 과정을 거침으로써 용이하게 제조할 수 있다. 단, 이와 같은 습식법에 한정되는 것은 아니고, 건식으로 프레스 성형하는 것 등에 의해 부극(100)을 제조하는 것도 가능하다. 이와 같이 하여 부극 집전체(10)의 표면에 시트 형상의 부극 합재층(20)을 형성하는 경우, 부극 합재층(20)의 두께는, 예를 들면 0.1㎛ 이상 1㎜ 이하인 것이 바람직하고, 1㎛ 이상 100㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.The negative electrode 100 having the above structure is obtained by mixing the negative electrode active material 21, the sulfide solid electrolyte 22, an optional conductive assistant, and the like with a binder in a nonaqueous solvent to obtain a slurry-like electrode composition. The electrode composition can be easily prepared by applying the electrode composition to the surface of the negative electrode current collector 10, drying it, and optionally pressing it. However, it is not limited to such a wet method, but it is also possible to manufacture the negative electrode 100 by press molding dryly. In this way, when the sheet-like negative electrode mixture layer 20 is formed on the surface of the negative electrode current collector 10, the thickness of the negative electrode mixture layer 20 is preferably 0.1 μm or more and 1 mm or less, for example. 1 It is more preferable that they are more than 100 micrometers.

2. 황화물 고체 전지(1000)2. Sulfide Solid Battery (1000)

도 3에 황화물 고체 전지(1000)의 구성을 개략적으로 나타낸다. 황화물 고체 전지(1000)는, 본 개시의 부극(100)과, 정극(200)과, 부극(100) 및 정극(200)의 사이에 마련된 고체 전해질층(300)을 구비한다. 고체 전해질층(300)은, 부극(100)의 부극 합재층(20)과 정극(200)의 정극 합재층(40)과 접촉하고 있다. 또한, 도 3에 있어서, 단자나 전지 케이스 등은 생략하여 나타내고 있다. 황화물 고체 전지(1000)에 있어서의 정극(200)이나 고체 전해질층(300)의 구성은 자명하지만, 이하, 일례에 대하여 설명한다.The structure of the sulfide solid battery 1000 is shown schematically in FIG. The sulfide solid battery 1000 includes a negative electrode 100 of the present disclosure, a positive electrode 200, and a solid electrolyte layer 300 provided between the negative electrode 100 and the positive electrode 200. The solid electrolyte layer 300 is in contact with the negative electrode mixture layer 20 of the negative electrode 100 and the positive electrode mixture layer 40 of the positive electrode 200. 3, terminals, battery cases, etc. are abbreviate | omitted and shown. Although the structure of the positive electrode 200 and the solid electrolyte layer 300 in the sulfide solid battery 1000 is obvious, an example will be described below.

2.1. 정극(200)2.1. Positive electrode (200)

도 3에 나타내는 바와 같이, 정극(200)은, 정극 합재층(40)과, 정극 합재층(40)에 접촉하는 정극 집전체층(30)을 구비한다.As shown in FIG. 3, the positive electrode 200 includes a positive electrode mixture layer 40 and a positive electrode current collector layer 30 in contact with the positive electrode mixture layer 40.

2.1.1. 정극 집전체층(30)2.1.1. Positive electrode current collector layer (30)

정극 집전체층(30)은, 금속박이나 금속 메시 등에 의해 구성하면 된다. 특히 금속박이 바람직하다. 정극 집전체층(30)을 구성하는 금속으로서는, 스테인리스강, 니켈, 크롬, 금, 백금, 알루미늄, 철, 티탄, 아연 등을 들 수 있다. 정극 집전체층(30)은, 금속박이나 기재에 이들 금속을 도금, 증착한 것이어도 된다. 정극 집전체층(30)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 0.1㎛ 이상 1㎜ 이하인 것이 바람직하고, 1㎛ 이상 100㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.What is necessary is just to comprise the positive electrode electrical power collector layer 30 with metal foil, a metal mesh, etc. Especially metal foil is preferable. Examples of the metal constituting the positive electrode current collector layer 30 include stainless steel, nickel, chromium, gold, platinum, aluminum, iron, titanium, zinc and the like. The positive electrode current collector layer 30 may be obtained by plating and depositing these metals on a metal foil or a base material. The thickness of the positive electrode current collector layer 30 is not particularly limited. For example, it is preferable that they are 0.1 micrometer or more and 1 mm or less, and it is more preferable that they are 1 micrometer or more and 100 micrometers or less.

2.1.2. 정극 합재층(40)2.1.2. Positive electrode mixture layer (40)

도 3에 나타내는 바와 같이, 정극 합재층(40)은, 정극 활물질(41)을 포함한다. 또한, 정극 합재층(40)은, 임의로, 고체 전해질(42)이나 도전 조제나 바인더나 그 밖의 첨가제(증점제 등)를 포함하고 있어도 된다.As shown in FIG. 3, the positive electrode mixture layer 40 includes the positive electrode active material 41. In addition, the positive electrode mixture layer 40 may optionally include the solid electrolyte 42, the conductive assistant, the binder, and other additives (such as thickeners).

정극 합재층(40)에 포함되는 정극 활물질(41)은, 황화물 고체 전지의 정극 활물질로서 공지의 것을 모두 채용할 수 있다. 공지의 활물질 중, 상술의 부극 활물질(21)보다 충방전 전위가 귀한 전위를 나타내는 물질을 정극 활물질로 하면 된다. 예를 들면, 정극 활물질(41)로서 코발트산 리튬, 니켈산 리튬, Li(Ni, Mn, Co)O2(Li1+αNi1/3Mn1/3Co1/3O2), 망간산 리튬, 스피넬형 리튬 복합 산화물, 티탄산 리튬, 인산 금속 리튬(LiMPO4, M은 Fe, Mn, Co, Ni로부터 선택되는 적어도 1종) 등의 리튬 함유 산화물을 이용할 수 있다. 정극 활물질(41)은 1종만을 단독으로 이용해도 되도 2종 이상을 혼합하여 이용해도 된다. 정극 활물질(41)은 표면에 니오브산 리튬이나 티탄산 리튬이나 인산 리튬 등의 피복층을 가지고 있어도 된다. 정극 활물질(41)의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 입자 형상이나 박막 형상으로 하는 것이 바람직하다. 정극 합재층(40)에 있어서의 정극 활물질(41)의 함유량은 특별히 한정되는 것은 아니고, 종래의 정극 합재층에 포함되는 정극 활물질의 양과 동등하게 하면 된다.As the positive electrode active material 41 included in the positive electrode mixture layer 40, all known ones can be used as the positive electrode active material of the sulfide solid battery. What is necessary is just to make the positive electrode active material the substance of the known active material which shows a potential with a charge / discharge potential more precious than the negative electrode active material 21 mentioned above. For example, lithium cobalt, lithium nickelate, Li (Ni, Mn, Co) O 2 (Li 1 + α Ni 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 ), manganese as the positive electrode active material 41 lithium, spinel type lithium composite oxide, lithium titanate, a lithium metal phosphate can be used lithium-containing oxides (LiMPO 4, M is at least one selected from Fe, Mn, Co, Ni) and the like. The positive electrode active material 41 may be used individually by 1 type, or may mix and use 2 or more types. The positive electrode active material 41 may have a coating layer such as lithium niobate, lithium titanate or lithium phosphate on its surface. The shape of the positive electrode active material 41 is not particularly limited. For example, it is preferable to set it as particle shape or thin film shape. The content of the positive electrode active material 41 in the positive electrode mixture layer 40 is not particularly limited, and may be equal to the amount of the positive electrode active material contained in the conventional positive electrode mixture layer.

정극 합재층(40)에 임의 성분으로서 포함되는 고체 전해질(42)은, 황화물 고체 전지의 고체 전해질로서 공지의 것을 모두 채용할 수 있고, 예를 들면, 상술의 황화물 고체 전해질을 채용하는 것이 바람직하다. 단, 원하는 효과를 발휘할 수 있는 범위에서, 황화물 고체 전해질에 더하여, 황화물 고체 전해질 이외의 무기 고체 전해질이 포함되어 있어도 된다. 고체 전해질(42)의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 입자 형상으로 하는 것이 바람직하다. 정극 합재층(40)에 있어서의 고체 전해질(42)의 함유량은 특별히 한정되는 것은 아니고, 종래의 정극 합재층에 포함되는 고체 전해질의 양과 동등하게 하면 된다.As the solid electrolyte 42 included as an optional component in the positive electrode mixture layer 40, all known ones may be employed as the solid electrolyte of the sulfide solid battery. For example, the sulfide solid electrolyte described above is preferably employed. . However, in addition to the sulfide solid electrolyte, inorganic solid electrolytes other than the sulfide solid electrolyte may be included in a range capable of exhibiting a desired effect. The shape of the solid electrolyte 42 is not particularly limited. For example, it is preferable to set it as particle shape. The content of the solid electrolyte 42 in the positive electrode mixture layer 40 is not particularly limited, and may be equal to the amount of the solid electrolyte contained in the conventional positive electrode mixture layer.

정극 합재층(40)에 임의 성분으로서 포함되는 도전 조제는, 황화물 고체 전지에 있어서 채용되는 도전 조제로서 공지의 것을 모두 채용할 수 있다. 예를 들면, 아세틸렌블랙(AB)이나 케첸블랙(KB)이나 기상법 탄소 섬유(VGCF)나 카본나노튜브(CNT)나 카본나노파이버(CNF)나 흑연 등의 탄소 재료; 니켈, 알루미늄, 스테인리스강 등의 금속 재료를 이용할 수 있다. 특히 탄소 재료가 바람직하다. 도전 조제는 1종만을 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 혼합하여 이용해도 된다. 도전 조제의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 입자 형상으로 하는 것이 바람직하다. 정극 합재층(40)에 있어서의 도전 조제의 함유량은 특별히 한정되는 것은 아니고, 종래의 정극 합재층에 포함되는 도전 조제의 양과 동등하게 하면 된다.As the conductive aid contained in the positive electrode mixture layer 40 as an optional component, all known ones may be adopted as the conductive aid employed in the sulfide solid battery. For example, carbon materials, such as acetylene black (AB), Ketjen black (KB), vapor-phase carbon fiber (VGCF), carbon nanotube (CNT), carbon nanofiber (CNF), and graphite; Metal materials, such as nickel, aluminum, stainless steel, can be used. Especially carbon material is preferable. Only one type of conductive assistant may be used, or two or more types may be mixed and used. The shape of the conductive assistant is not particularly limited. For example, it is preferable to set it as particle shape. The content of the conductive assistant in the positive electrode mixture layer 40 is not particularly limited, and may be equal to the amount of the conductive assistant included in the conventional positive electrode mixture layer.

정극 합재층(40)에 임의 성분으로서 포함되는 바인더는, 황화물 고체 전지에 있어서 채용되는 바인더로서 공지의 것을 모두 채용할 수 있다. 예를 들면, 스티렌부타디엔고무(SBR), 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 아크릴로니트릴부타디엔고무(ABR), 부타디엔고무(BR), 폴리불화비닐리덴(PVdF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등을 이용할 수 있다. 바인더는 1종만을 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 혼합하여 이용해도 된다. 정극 합재층(40)에 있어서의 바인더의 함유량은 특별히 한정되는 것은 아니고, 종래의 정극 합재층에 포함되는 바인더의 양과 동등하게 하면 된다.As the binder contained in the positive electrode mixture layer 40 as an optional component, all known ones can be used as the binder employed in the sulfide solid battery. For example, styrene butadiene rubber (SBR), carboxymethyl cellulose (CMC), acrylonitrile butadiene rubber (ABR), butadiene rubber (BR), polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), etc. Can be used. Only 1 type may be used for a binder individually, and 2 or more types may be mixed and used for it. Content of the binder in the positive electrode mixture layer 40 is not specifically limited, What is necessary is just to be equal to the quantity of the binder contained in the conventional positive electrode mixture layer.

이상의 구성을 구비하는 정극(200)은, 정극 활물질(41)과, 임의로 함유시키는 고체 전해질(42), 바인더 및 도전 조제 등을 비수 용매에 넣어 혼련함으로써 슬러리 형상의 전극 조성물을 얻은 후, 이 전극 조성물을 정극 집전체(30)의 표면에 도포하고 건조하여 임의로 프레스하는 등의 과정을 거침으로써 용이하게 제조할 수 있다. 단, 이와 같은 습식법에 한정되는 것은 아니고, 건식으로 프레스 성형하는 것 등에 의해 정극(200)을 제조하는 것도 가능하다. 이와 같이 하여 정극 집전체(30)의 표면에 시트 형상의 정극 합재층(40)을 형성하는 경우, 정극 합재층(40)의 두께는, 예를 들면 0.1㎛ 이상 1㎜ 이하인 것이 바람직하고, 1㎛ 이상 100㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.The positive electrode 200 having the above configuration is obtained by mixing and mixing a positive electrode active material 41 with a solid electrolyte 42, a binder, a conductive assistant, and the like optionally contained in a nonaqueous solvent to obtain a slurry-like electrode composition. The composition can be easily prepared by applying a composition to the surface of the positive electrode current collector 30, drying and pressing it optionally. However, it is not limited to such a wet method, and it is also possible to manufacture the positive electrode 200 by press molding dryly. Thus, when forming the sheet-like positive electrode mixture layer 40 on the surface of the positive electrode collector 30, it is preferable that the thickness of the positive electrode mixture layer 40 is 0.1 micrometer or more and 1 mm or less, for example, 1 It is more preferable that they are more than 100 micrometers.

2.2. 고체 전해질층(300)2.2. Solid electrolyte layer 300

고체 전해질층(300)은, 부극(100)과 정극(200)을 절연함과 함께, 부극(100)과 정극(200)의 사이에서 리튬 이온을 전도시키는 기능을 가진다. 고체 전해질층(300)은, 적어도 고체 전해질(51)을 포함하고 있다. 또한, 고체 전해질층(300)은 바인더를 포함하고 있는 것이 바람직하다.The solid electrolyte layer 300 insulates the negative electrode 100 and the positive electrode 200 and has a function of conducting lithium ions between the negative electrode 100 and the positive electrode 200. The solid electrolyte layer 300 includes at least a solid electrolyte 51. In addition, the solid electrolyte layer 300 preferably includes a binder.

2.2.1. 고체 전해질2.2.1. Solid electrolyte

고체 전해질층(300)에 포함되는 고체 전해질(51)은, 상기의 부극 합재층(20)이나 정극 합재층(40)에 포함될 수 있는 고체 전해질로서 예시한 것 중에서 적절히 선택하면 된다. 특히, 황화물 고체 전해질이 바람직하고, Li2S-P2S5를 포함하는 황화물 고체 전해질이 보다 바람직하다. 고체 전해질(51)은 1종만을 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 혼합하여 이용해도 된다. 고체 전해질(51)의 형상은 일반적인 형상, 즉 입자 형상이면 된다. 고체 전해질층(300)에 있어서의 고체 전해질(51)의 함유량은 특별히 한정되는 것은 아니고, 목적으로 하는 전지의 성능에 따라 적절히 결정하면 된다. 예를 들면, 고체 전해질층(300) 전체를 100질량%로 하여, 고체 전해질의 함유량을 90질량% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 95질량% 이상이다.What is necessary is just to select the solid electrolyte 51 contained in the solid electrolyte layer 300 suitably from what was illustrated as solid electrolyte which can be contained in the said negative electrode mixture layer 20 and the positive electrode mixture layer 40. In particular, a sulfide solid electrolyte is preferable, and a sulfide solid electrolyte containing Li 2 SP 2 S 5 is more preferable. Only 1 type may be used for the solid electrolyte 51, and 2 or more types may be mixed and used for it. The shape of the solid electrolyte 51 may be a general shape, that is, a particle shape. Content of the solid electrolyte 51 in the solid electrolyte layer 300 is not specifically limited, What is necessary is just to determine suitably according to the performance of the target battery. For example, it is preferable to make the whole solid electrolyte layer 300 whole 100 mass%, and to make content of a solid electrolyte 90 mass% or more. More preferably, it is 95 mass% or more.

2.2.2. 바인더2.2.2. bookbinder

고체 전해질층(300)은 바인더를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 고체 전해질층(300)에 포함될 수 있는 바인더는 공지이다. 예를 들면, 상기의 부극 합재층(20)이나 정극 합재층(40)에 포함될 수 있는 바인더로서 예시한 것 중에서 적절히 선택하면 된다.The solid electrolyte layer 300 preferably contains a binder. Binders that may be included in the solid electrolyte layer 300 are known. For example, what is necessary is just to select suitably from what was illustrated as a binder which can be included in the negative electrode mixture layer 20 and the positive electrode mixture layer 40 mentioned above.

이상의 구성을 구비하는 고체 전해질층(300)은, 고체 전해질(51)과, 임의로 함유시키는 바인더 등을 비수 용매에 넣어 혼련함으로써 슬러리 형상의 전해질 조성물을 얻은 후, 이 전해질 조성물을 기재의 표면(또는, 부극 합재층(20)의 표면이나 정극 합재층(40)의 표면)에 도포하고 건조하여 임의로 프레스하는 등의 과정을 거침으로써 용이하게 제조할 수 있다. 단, 이와 같은 습식법에 한정되는 것은 아니고, 건식으로 프레스 성형하는 것 등에 의해 고체 전해질층(300)을 제조하는 것도 가능하다. 이와 같이 하여 시트 형상의 고체 전해질층(300)을 형성하는 경우, 고체 전해질층(300)의 두께는, 예를 들면 0.1㎛ 이상 1㎜ 이하인 것이 바람직하고, 1㎛ 이상 100㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.The solid electrolyte layer 300 having the above structure is obtained by kneading a solid electrolyte 51 and a binder or the like optionally contained in a nonaqueous solvent to obtain a slurry-like electrolyte composition. And the surface of the negative electrode mixture layer 20 or the surface of the positive electrode mixture layer 40), and can be easily produced by going through a process of drying and pressing it optionally. However, it is not limited to such a wet method, It is also possible to manufacture the solid electrolyte layer 300 by press molding dryly. In this way, when the sheet-like solid electrolyte layer 300 is formed, the thickness of the solid electrolyte layer 300 is preferably, for example, 0.1 µm or more and 1 mm or less, and more preferably 1 µm or more and 100 µm or less. .

2.3. 그 밖의 구성2.3. Other composition

또한, 황화물 고체 전지(1000)는, 반드시 그 구성 재료의 모두가 고체일 필요는 없다. 황화물 고체 전지(1000)에는, 전지 성능을 저해하지 않는 범위에서, 일부에 전해액 등의 액체가 포함되어 있어도 된다.In addition, in the sulfide solid battery 1000, not all of the constituent materials are necessarily solid. The sulfide solid battery 1000 may contain a liquid such as an electrolytic solution in a portion within a range that does not impair battery performance.

이상의 구성을 구비하는 황화물 고체 전지(1000)는, 예를 들면, 이하와 같이 하여 제조할 수 있다. 즉, 황화물 고체 전지(1000)의 제조 방법은, 상기의 방법에 의해 부극(100), 정극(200) 및 고체 전해질층(300)을 제조하는 공정과, 부극(100)과 정극(200)과 고체 전해질층(300)을 적층하는 공정을 구비한다. 이와 같이 부극(100)과 고체 전해질층(300)과 정극(200)을 적층하여 적층체로 하고, 적당한 단자 등을 장착한 다음에, 적층체를 전지 케이스 내에 봉입하는 것 등에 의해 황화물 고체 전지(1000)를 제조할 수 있다.The sulfide solid battery 1000 having the above structure can be manufactured, for example, as follows. That is, the manufacturing method of the sulfide solid battery 1000 is the process of manufacturing the negative electrode 100, the positive electrode 200, and the solid electrolyte layer 300 by the said method, the negative electrode 100, the positive electrode 200, A step of stacking the solid electrolyte layer 300 is provided. In this manner, the negative electrode 100, the solid electrolyte layer 300, and the positive electrode 200 are laminated to form a laminate, and after the appropriate terminals and the like are attached, the sulfide solid battery 1000 is sealed by encapsulating the laminate in a battery case. ) Can be prepared.

[실시예]EXAMPLE

1. 부극 집전체층과 황화물 고체 전해질의 반응성의 평가1. Evaluation of Reactivity of Negative Electrode Current Collector Layer and Sulfide Solid Electrolyte

도 4에 나타내는 바와 같이, 소정의 금속박과 In-Li박(두께 80㎛)의 사이에 황화물 고체 전해질(Li2S-P2S5를 주성분으로 함)로 이루어지는 층(두께 450㎛)을 끼우고, 금속박 및 In-Li박을 전원에 접속하여, 금속박과 황화물 고체 전해질의 반응성을 사이클릭 볼타메트리(CV)에 의해 평가하였다. 실시예 및 비교예에서 사용한 금속박의 종류는 이하와 같다.4, the sheathed layers (thickness 450㎛) comprising a sulfide solid electrolyte (which is mainly composed of Li 2 SP 2 S 5) between the metal foil and the predetermined In-Li foil (thickness 80㎛), The metal foil and the In-Li foil were connected to a power source, and the reactivity of the metal foil and the sulfide solid electrolyte was evaluated by cyclic voltammetry (CV). The kind of metal foil used by the Example and the comparative example is as follows.

비교예 1 … 구리(Cu)박, 두께 10㎛Comparative example 1. Copper (Cu) foil, 10 μm thick

실시예 1 … 구리-베릴륨 합금(CuBe)박, 구리:베릴륨=88atm%:12atm%, 두께 10㎛Example 1. Copper- beryllium alloy (CuBe) foil, copper: beryllium = 88atm%: 12atm%, thickness 10㎛

실시예 2 … 구리-아연 합금(CuZn)박, 구리:아연=65atm%:35atm%, 두께 10㎛Example 2 Copper-zinc alloy (CuZn) foil, copper: zinc = 65atm%: 35atm%, thickness 10㎛

실시예 3 … 구리-주석 합금(CuSn)박(불순물로서 약간 인(P)을 포함함), 구리:주석=96atm%:3atm%, 두께 10㎛Example 3. Copper-tin alloy (CuSn) foil (contains slightly phosphorus (P) as impurity), copper: tin = 96atm%: 3atm%, thickness 10㎛

비교예 2 … 구리-은 합금(CuAg)박, 구리:은=81atm%:19atm%, 두께 50㎛Comparative example 2. Copper-silver alloy (CuAg) foil, copper: silver = 81atm%: 19atm%, thickness 50㎛

도 5∼9에 실시예 및 비교예 각각에 대하여 CV 결과를 나타낸다. 도 5가 비교예 1, 도 6이 실시예 1, 도 7이 실시예 2, 도 8이 실시예 3, 도 9가 비교예 2와 대응한다. 또한, 도 5에 대해서는 도 6∼8과 비교하여 세로축을 100배로 하고 있다. 도 5∼9에 있어서, 전류 밀도(세로축)의 변동이 클수록, 황화물 고체 전해질과의 전기 화학적인 반응성이 높다고 할 수 있다.5-9 shows the CV result about each Example and a comparative example. 5 corresponds to Comparative Example 1, FIG. 6 shows Example 1, FIG. 7 shows Example 2, FIG. 8 shows Example 3 and FIG. In addition, in FIG. 5, the vertical axis | shaft is made 100 times compared with FIGS. 6-8. 5 to 9, it can be said that the greater the variation in current density (vertical axis), the higher the electrochemical reactivity with the sulfide solid electrolyte.

도 5에 나타내는 결과로부터 분명한 바와 같이, 금속박으로서 구리박을 이용한 비교예 1에 대해서는, CV에 있어서의 전류 밀도의 변동이 크고, 구리박과 황화물 고체 전해질의 전기 화학적인 반응성이 높은 것을 알 수 있다.As is clear from the results shown in FIG. 5, for Comparative Example 1 using copper foil as the metal foil, it can be seen that the variation of the current density in CV is large and the electrochemical reactivity of the copper foil and the sulfide solid electrolyte is high. .

반면, 도 6∼8에 나타내는 결과로부터 분명한 바와 같이, 구리와 구리보다 이온화 경향이 높은 금속(베릴륨, 아연 또는 주석)과의 합금박을 이용한 실시예 1∼3에 대해서는, CV에 있어서의 전류 밀도의 변동이 작고, 합금박과 황화물 고체 전해질의 전기 화학적인 반응성이 낮은(비교예 1과 비교하여 1000분의 1 정도) 것을 알 수 있다. 특히, 구리와 아연과의 합금박을 이용한 실시예 2에 있어서, 합금박과 황화물 고체 전해질의 전기 화학적인 반응성이 한층 작아지는 것을 알 수 있다.On the other hand, as is clear from the results shown in Figs. 6 to 8, for Examples 1 to 3 using alloy foil of copper and a metal (beryllium, zinc or tin) having a higher ionization tendency than copper, the current density in CV It can be seen that the variation of is small and the electrochemical reactivity of the alloy foil and the sulfide solid electrolyte is low (about a thousandth as compared with Comparative Example 1). In particular, in Example 2 using the alloy foil of copper and zinc, it turns out that the electrochemical reactivity of alloy foil and a sulfide solid electrolyte becomes smaller.

또한, 도 6∼8에 나타내는 결과로부터 분명한 바와 같이, 실시예 1∼3에 대해서는, CV를 반복한 경우에도, 합금박과 황화물 고체 전해질의 반응은 진행되기 어렵다. 즉, 합금박 중 황화물 고체 전해질에 접촉하는 표면에 있어서 합금과 황화물 고체 전해질의 반응이 발생하지만, 당해 합금과 황화물 고체 전해질과의 반응은 합금박의 심부까지는 진행되기 어려운 것이라고 생각할 수 있다. 즉, 박의 두께에 상관 없이, 박의 표면 중 적어도 황화물 고체 전해질에 접촉하는 표면을 소정의 합금을 포함하는 재료로 구성함으로써, 충분한 효과를 확보할 수 있는 것이라고 생각할 수 있다.In addition, as is clear from the results shown in FIGS. 6 to 8, in Examples 1 to 3, even when CV is repeated, the reaction between the alloy foil and the sulfide solid electrolyte is difficult to proceed. That is, the reaction between the alloy and the sulfide solid electrolyte occurs on the surface of the alloy foil in contact with the sulfide solid electrolyte, but the reaction between the alloy and the sulfide solid electrolyte may be considered to be difficult to proceed to the deep portion of the alloy foil. That is, regardless of the thickness of the foil, it may be considered that a sufficient effect can be secured by configuring the surface of the foil in contact with at least the sulfide solid electrolyte with a material containing a predetermined alloy.

또한, 도 9에 나타내는 결과로부터 분명한 바와 같이, 구리와 구리보다 이온화 경향이 낮은 금속(은)과의 합금박을 이용한 비교예 2에 대해서는, 실시예 1∼3과는 달리, 합금박과 황화물 고체 전해질의 반응을 억제할 수 없음을 알 수 있다.In addition, as is clear from the results shown in FIG. 9, in Comparative Example 2 using alloy foil of copper and metal (silver) having a lower ionization tendency than copper, alloy foil and sulfide solids were different from Examples 1 to 3. It can be seen that the reaction of the electrolyte cannot be suppressed.

또한, 상기의 실시예 1∼3에서는, 구리보다 이온화 경향이 높은 금속의 일례로서 베릴륨, 아연 및 주석을 나타냈지만, 본 개시의 기술은, 구리보다 이온화 경향이 높은 금속으로서 이들 이외의 금속을 이용한 경우에도 마찬가지의 효과가 발휘되는 것이라고 생각할 수 있다. 베릴륨, 아연 및 주석 이외의 구체예로서는, 비스무트(Bi), 안티몬(Sb), 납(Pb), 니켈(Ni), 코발트(Co), 카드뮴(Cd), 철(Fe), 크롬(Cr), 탄탈(Ta), 망간(Mn), 지르코늄(Zr), 티탄(Ti), 알루미늄(Al), 토륨(Th), 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 리튬(Li) 등을 들 수 있다.In Examples 1 to 3, beryllium, zinc, and tin were shown as examples of metals having a higher ionization tendency than copper, but the technique of the present disclosure uses metals other than these as metals having a higher ionization tendency than copper. In this case, it can be considered that the same effect is exerted. Specific examples other than beryllium, zinc and tin include bismuth (Bi), antimony (Sb), lead (Pb), nickel (Ni), cobalt (Co), cadmium (Cd), iron (Fe), chromium (Cr), Tantalum (Ta), manganese (Mn), zirconium (Zr), titanium (Ti), aluminum (Al), thorium (Th), magnesium (Mg), sodium (Na), calcium (Ca), strontium (Sr), Barium (Ba), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs), lithium (Li), and the like.

상기의 실시예 1∼3에서는, 소정의 조성을 가지는 구리계 합금을 나타냈지만, 본 개시의 기술에 있어서, 구리계 합금의 조성은 특별히 한정되는 것은 아니다. 황화물 고체 전해질과의 반응성 외에, 부극 집전체층으로서의 도전성 등을 고려하면서, 목적으로 하는 전지 성능에 따라 합금 조성을 적절히 결정하면 된다.In the said Examples 1-3, the copper alloy which has a predetermined composition was shown, but in the technique of this indication, the composition of a copper alloy is not specifically limited. In addition to the reactivity with the sulfide solid electrolyte, the alloy composition may be appropriately determined in accordance with the intended battery performance while taking into consideration the conductivity as the negative electrode current collector layer.

2. 부극 집전체층의 기계적 강도에 대한 검토2. Study on the mechanical strength of the negative electrode current collector layer

2.1. 인장 강도2.1. The tensile strength

PP제 용기에, 부티르산 부틸과, PVdF계 바인더(쿠레하사제)의 5wt% 부티르산 부틸 용액과, 부극 활물질로서 실리콘(고순도화학사제, 평균 입자경(D50):5㎛)과, 황화물 고체 전해질을 첨가하고, 초음파 분산 장치(에스엠티사제 UH-50)에서 30초간 교반하였다. 다음에, 용기를 진탕기(시바타과학사제 TTM-1)에서 30분간 진탕시키고, 추가로 초음파 분산 장치에서 30초간 교반하였다. 추가로 진탕기에서 3분간 진탕하여, 부극 합재 슬러리를 얻었다. 얻어진 부극 합재 슬러리를 애플리케이터를 사용하여 블레이드법으로 다양한 인장 강도를 가지는 금속박 상에 도공(塗工)하였다. 자연 건조 후, 100℃의 핫플레이트 상에서 30분간 건조시켜, 금속박의 표면에 부극 합재층을 형성하였다. 그 후, 도공에 의해 성막한 고체 전해질층 및 정극 합재층을 전사에 의해 부극 합재층에 포갠 후, 전사에 의해 제작한 전극체(부극 합재층+고체 전해질층+정극 합재층)의 충전율을 향상시켜 전지의 특성을 이끌어낼 목적으로 최대 선압(선압 5t/cm), 이송 속도 0.5m/min으로 롤 프레스를 행하였다.To a container made of PP, butyl butyrate, a 5 wt% butyl butyrate solution of a PVdF-based binder (manufactured by Kureha), silicon (manufactured by High Purity Chemical Co., Ltd., average particle size (D 50 ): 5 µm), and a sulfide solid electrolyte were added as a negative electrode active material. And it stirred for 30 second with the ultrasonic dispersion apparatus (UH-50 made from SMT). Next, the vessel was shaken for 30 minutes with a shaker (TTM-1, manufactured by Shibata Science Co., Ltd.), and further stirred for 30 seconds with an ultrasonic dispersion device. Furthermore, it stirred for 3 minutes on the shaker, and obtained the negative electrode mixture slurry. The obtained negative electrode mixture slurry was coated on a metal foil having various tensile strengths by a blade method using an applicator. After natural drying, it dried for 30 minutes on a 100 degreeC hotplate, and the negative electrode mixture layer was formed on the surface of metal foil. Thereafter, the solid electrolyte layer and the positive electrode mixture layer formed by coating are stacked on the negative electrode mixture layer by transfer, and then the filling rate of the electrode body (negative electrode mixture layer + solid electrolyte layer + positive electrode mixture layer) produced by transfer is improved. The roll press was performed at the maximum linear pressure (linear pressure 5t / cm), and the feed rate of 0.5 m / min in order to derive the characteristic of a battery.

롤 프레스 후의 금속박의 파단의 유무를 확인한 바, JIS Z 2241:2011에 준거하여 측정되는 인장 강도가 500MPa 이상인 금속박을 이용한 경우, 당해 금속박의 조성에 상관 없이, 당해 금속박의 파단 없이 부극을 제조 가능함을 알 수 있었다.When the presence or absence of fracture of the metal foil after the roll press was confirmed, when a metal foil having a tensile strength of 500 MPa or more measured according to JIS Z 2241: 2011 was used, the negative electrode could be produced without breaking the metal foil regardless of the composition of the metal foil. Could know.

하기에 나타내는 각종 구리 합금박 및 구리박에 대하여, JIS Z 2241:2011에 준거하여 인장 시험을 행하고, 그 인장 강도를 측정하였다. 결과를 도 10에 나타낸다.About the various copper alloy foil and copper foil shown below, the tensile test was done based on JISZ22241: 2011, and the tensile strength was measured. The results are shown in FIG.

비교예 1A … 압연 구리(Cu)박, 두께 10㎛Comparative example 1A. Rolled Copper (Cu) Foil, Thickness 10㎛

비교예 1B … 고강도 구리(Cu)박(일본전해주식회사제 SEED), 두께 약 10㎛, 금속의 강도 향상을 목적으로 한 결정립 미세화 처리 유Comparative example 1B. High-strength copper (Cu) foil (SEED manufactured by Nippon Electric Industries, Ltd.), approximately 10 μm thick, grain refinement treatment oil for the purpose of improving the strength of metal

실시예 1A … 구리-베릴륨 합금(CuBe)박, 구리:베릴륨=88atm%:12atm%, 두께 10㎛, 가공 경화 처리 유, 가공 경화 처리 후의 어닐링 무Example 1A. Copper- beryllium alloy (CuBe) foil, copper: beryllium = 88atm%: 12atm%, thickness 10㎛, work hardening treatment oil, annealing after work hardening treatment

실시예 1B … 구리-베릴륨 합금(CuBe)박, 구리:베릴륨=88atm%:12atm%, 두께 10㎛, 가공 경화 처리 유, 가공 경화 처리 후의 어닐링 유Example 1B. Copper- beryllium alloy (CuBe) foil, copper: beryllium = 88atm%: 12atm%, thickness 10㎛, work hardening treatment oil, annealing oil after work hardening treatment

실시예 2A … 구리-아연 합금(CuZn)박, 구리:아연=65atm%:35atm%, 두께 10㎛, 가공 경화 처리 유, 가공 경화 처리 후의 어닐링 무Example 2A. Copper-zinc alloy (CuZn) foil, copper: zinc = 65atm%: 35atm%, thickness 10㎛, work hardening treatment oil, annealing after work hardening treatment

실시예 2B … 구리-아연 합금(CuZn)박, 구리:아연=65atm%:35atm%, 두께 10㎛, 가공 경화 처리 유, 가공 경화 처리 후의 어닐링 유Example 2B. Copper-zinc alloy (CuZn) foil, copper: zinc = 65atm%: 35atm%, thickness 10 micrometers, work hardening treatment oil, annealing oil after work hardening treatment

실시예 3A … 구리-주석 합금(CuSn)박(불순물로서 약간 인(P)을 포함함), 구리:주석=96atm%:3atm%, 두께 10㎛, 가공 경화 처리 유, 가공 경화 처리 후의 어닐링 무Example 3A. Copper-tin alloy (CuSn) foil (contains slightly phosphorus (P) as impurity), copper: tin = 96atm%: 3atm%, thickness 10 μm, work hardening treatment oil, no annealing after work hardening treatment

실시예 3B … 구리-주석 합금(CuSn)박(불순물로서 약간 인(P)을 포함함), 구리:주석=96atm%:3atm%, 두께 10㎛, 가공 경화 처리 유, 가공 경화 처리 후의 어닐링 유Example 3B. Copper-tin alloy (CuSn) foil (slightly contains phosphorus (P) as impurity), copper: tin = 96atm%: 3atm%, thickness 10 μm, work hardening treatment oil, annealing oil after work hardening treatment

도 10에 나타내는 바와 같이, 동일한 조성으로 동일한 두께를 가지는 금속박이었다고 해도, 가공 경화 처리의 유무나 열처리(어닐링)의 유무에 따라, 금속박의 인장 강도가 변화할 수 있다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 실시예 1∼3에 관련되는 구리 합금박은, 인장 강도가 500MPa를 크게 초과할 수 있는 재료이고, 부극을 제조할 때의 롤 프레스에도 충분히 견딜 수 있음을 알 수 있었다. 즉, 부극 집전체층을 구성하는 합금은, 구리와, 아연, 베릴륨 및 주석으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.As shown in FIG. 10, even if it was the metal foil which has the same thickness with the same composition, the tensile strength of metal foil can change with the presence or absence of the work hardening process, or the presence or absence of heat processing (annealing). As shown in FIG. 10, it turned out that the copper alloy foil which concerns on Examples 1-3 is a material with which tensile strength can greatly exceed 500 Mpa, and can fully endure the roll press at the time of manufacturing a negative electrode. In other words, it can be said that the alloy constituting the negative electrode current collector layer preferably contains at least one selected from copper, zinc, beryllium, and tin.

2.2. 파단 신장2.2. Breaking elongation

인장 강도의 평가에 있어서의 순서와 마찬가지의 순서로 금속박의 표면에 부극 합재층을 형성하고, 그 후, 부극 합재층의 재료의 특성을 유지하면서 부극 합재층의 충전율을 향상시킬 수 있는 최대 선압(5t/cm), 이송 속도 0.5m/min으로 롤 프레스를 행하였다.The maximum linear pressure at which the negative electrode mixture layer is formed on the surface of the metal foil in the same procedure as in the evaluation of the tensile strength, and thereafter, the filling rate of the negative electrode mixture layer can be improved while maintaining the properties of the material of the negative electrode mixture layer ( 5 t / cm) and roll press at a feed rate of 0.5 m / min.

롤 프레스 후의 금속박의 파단의 유무를 확인한 바, JIS Z 2241:2011에 준거하여 측정되는 파단 신장이 7.95% 이상인 금속박을 이용한 경우, 당해 금속박의 조성에 상관 없이, 또한, 당해 금속박의 인장 강도가 500MPa 미만이었다고 해도, 선압 5t/cm, 이송 속도 0.5m/min의 롤 프레스를 실시해도, 당해 금속박의 파단 없이 부극을 제조 가능함을 알 수 있었다.When the presence or absence of fracture of the metal foil after roll press was confirmed, when the metal foil whose breaking elongation measured based on JIS Z 2241: 2011 was 7.95% or more was used, the tensile strength of the said metal foil was 500 MPa regardless of the composition of the said metal foil. Even if it was less, it turned out that the negative electrode can be manufactured, without breaking the said metal foil, even if it carries out a roll press of linear pressure 5t / cm and a feed rate of 0.5m / min.

상기의 실시예 1B 및 실시예 3B와 마찬가지의 구리 합금박, 및, 비교예 1A 및 비교예 1B와 마찬가지의 구리박에 대하여, JIS Z 2241:2011에 준거하여 파단 신장을 측정하였다. 결과를 도 11에 나타낸다. 도 10 및 11에 나타내는 바와 같이, 실시예 1B 및 실시예 3B에 관련되는 구리 합금박은, 인장 강도가 500MPa 미만이지만, 파단 신장이 7.95%를 크게 초과하고 있고, 부극을 제조할 때의 롤 프레스에 충분히 견딜 수 있음을 알 수 있었다.Breaking elongation was measured based on JIS Z 2241: 2011 about the copper alloy foil similar to Example 1B and Example 3B mentioned above, and the copper foil similar to Comparative Example 1A and Comparative Example 1B. The results are shown in FIG. 10 and 11, although the copper alloy foil which concerns on Example 1B and Example 3B has a tensile strength of less than 500 Mpa, the elongation at break greatly exceeds 7.95%, and is used for the roll press at the time of manufacturing a negative electrode. It can be seen that it can withstand enough.

이상과 같이, 부극 제조시의 롤 프레스 시에 부극 집전체층의 파단을 억제하기 위해서는, 부극 집전체층이 이하의 요건 (1) 및 (2)의 적어도 하나를 만족시키는 것이 바람직한 것을 알 수 있었다.As described above, in order to suppress the breakage of the negative electrode current collector layer during roll press at the time of negative electrode production, it was found that the negative electrode current collector layer preferably satisfies at least one of the following requirements (1) and (2). .

(1) 부극 집전체층의 인장 강도가 500MPa 이상이다(1) The tensile strength of the negative electrode current collector layer is 500 MPa or more

(2) 부극 집전체층의 파단 신장이 7.95% 이상이다(2) The elongation at break of the negative electrode current collector layer is 7.95% or more

[산업상의 이용 가능성][Industry availability]

본 개시의 부극을 구비하는 황화물 고체 전지는, 휴대 기기용 등의 소형 전원부터 차량 탑재용 등의 대형 전원까지, 널리 적합하게 이용할 수 있다.The sulfide solid-state battery provided with the negative electrode of the present disclosure can be suitably used from a small power supply such as a portable device to a large power supply such as a vehicle.

100 : 부극
10 : 부극 집전체층
20 : 부극 합재층
200 : 정극
30 : 정극 집전체층
40 : 정극 합재층
300 : 고체 전해질층
1000 : 황화물 고체 전지
100: negative electrode
10: negative electrode current collector layer
20: negative electrode mixture layer
200: positive electrode
30: positive electrode current collector layer
40: positive electrode mixture layer
300: solid electrolyte layer
1000: Sulfide Solid Battery

Claims (7)

부극 합재층과 상기 부극 합재층에 접촉하는 부극 집전체층을 구비하고,
상기 부극 합재층이, 부극 활물질과 황화물 고체 전해질을 포함하고,
상기 부극 집전체층의 표면 중 적어도 상기 부극 합재층에 접촉하는 표면이, 구리와 구리보다 이온화 경향이 높은 금속과의 합금을 포함하는 재료에 의해 구성되는, 부극.
And a negative electrode current collector layer in contact with the negative electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer,
The negative electrode mixture layer contains a negative electrode active material and a sulfide solid electrolyte,
The surface of the said negative electrode electrical power collector layer which contacts at least the said negative electrode mixture layer is comprised by the material containing the alloy of copper and metal with a higher ionization tendency than copper.
제 1 항에 있어서,
상기 합금이, 구리와, 아연, 베릴륨 및 주석으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는, 부극.
The method of claim 1,
And the alloy includes copper and at least one selected from zinc, beryllium and tin.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 합금이 구리와 아연을 포함하는, 부극.
The method according to claim 1 or 2,
A negative electrode, wherein the alloy comprises copper and zinc.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부극 활물질이 실리콘계 활물질을 포함하는, 부극.
The method according to any one of claims 1 to 3,
A negative electrode, wherein the negative electrode active material contains a silicon-based active material.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부극 집전체층의 인장 강도가 500MPa 이상인, 부극.
The method according to any one of claims 1 to 4,
The negative electrode whose tensile strength of the said negative electrode electrical power collector layer is 500 Mpa or more.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부극 집전체층의 파단 신장이 7.95% 이상인, 부극.
The method according to any one of claims 1 to 4,
The negative electrode of which the elongation at break of the said negative electrode collector layer is 7.95% or more.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 부극과, 정극과, 상기 부극 및 상기 정극의 사이에 마련된 고체 전해질층을 구비하는, 황화물 고체 전지.The sulfide solid battery provided with the negative electrode as described in any one of Claims 1-6, a positive electrode, and the solid electrolyte layer provided between the said negative electrode and the said positive electrode.
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