KR20210138068A - All-solid-state secondary battery sheet and all-solid-state secondary battery manufacturing method, and all-solid-state secondary battery sheet and all-solid-state secondary battery - Google Patents
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Abstract
체적 평균 입자경 1.0μm 이하의 황화물계 무기 고체 전해질 및 입자상 유기 성분을 함유하는 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법으로서, 입자상 유기 성분 및 체적 평균 입자경 1.0μm 이하의 황화물계 무기 고체 전해질을 함유하며, 상기 입자상 유기 성분의 함유량이, 상기 황화물계 무기 고체 전해질 및 상기 입자상 유기 성분의 합계의 함유량 중, 15질량% 이하인 혼합물을, 상기 입자상 유기 성분의 유리 전이 온도보다 20℃ 이상 높고, 이 입자상 유기 성분의 분해 온도 미만의 온도에 있어서, 이 입자상 유기 성분의 탄성률의 1/10보다 높은 압력으로, 가압하는 것을 포함하는, 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법, 전고체 이차 전지의 제조 방법, 및, 전고체 이차 전지용 시트 및 전고체 이차 전지.A method for producing a sheet for an all-solid secondary battery containing a sulfide-based inorganic solid electrolyte having a volume average particle diameter of 1.0 μm or less and a particulate organic component, comprising: a particulate organic component and a sulfide-based inorganic solid electrolyte having a volume average particle diameter of 1.0 μm or less, the above A mixture in which the content of the particulate organic component is 15% by mass or less of the total content of the sulfide-based inorganic solid electrolyte and the particulate organic component is 20°C or more higher than the glass transition temperature of the particulate organic component, A method for manufacturing a sheet for an all-solid secondary battery comprising pressurizing at a temperature below the decomposition temperature at a pressure higher than 1/10 of the elastic modulus of the particulate organic component, a method for manufacturing an all-solid secondary battery, and an all-solid Sheets for secondary batteries and all-solid-state secondary batteries.
Description
본 발명은, 전고체 이차 전지용 시트 및 전고체 이차 전지의 제조 방법, 및, 전고체 이차 전지용 시트 및 전고체 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a sheet for an all-solid-state secondary battery and a method for manufacturing an all-solid-state secondary battery, and a sheet for an all-solid-state secondary battery and an all-solid-state secondary battery.
전고체 이차 전지는, 부극, 전해질, 정극 모두가 고체로 이루어져, 유기 전해액을 이용한 전지의 과제가 되는 안전성 및 신뢰성의 문제를 크게 개선할 수 있을 것이 기대된다. 또 장수명화도 가능해지게 된다. 또한, 전고체 이차 전지는, 전극과 전해질을 직접 나열하여 직렬로 배치한 구조로 할 수 있다. 그 때문에, 유기 전해액을 이용한 이차 전지에 비하여 고에너지 밀도화가 가능해져, 전기 자동차 또는 대형 축전지 등으로의 응용이 기대되고 있다.In an all-solid-state secondary battery, all of the negative electrode, the electrolyte, and the positive electrode are made of a solid, and it is expected that the problems of safety and reliability, which are problems of batteries using an organic electrolyte, can be greatly improved. In addition, it becomes possible to increase the lifespan. In addition, the all-solid-state secondary battery can have a structure in which an electrode and an electrolyte are directly arranged and arranged in series. Therefore, compared with the secondary battery using an organic electrolyte solution, high energy density-ization is attained, and application to an electric vehicle, a large-sized storage battery, etc. is anticipated.
이와 같은 전고체 이차 전지에 있어서, 구성층(고체 전해질층, 부극 활물질층 및 정극 활물질층) 중 어느 하나의 층을, 무기 고체 전해질과, 특정 폴리머로 이루어지는 바인더(결착제)를 함유하는 층으로 하는 것이, 제안되고 있다. 상기 구성층에 이용되는 시트로서, 예를 들면, 특허문헌 1에는, 주기율표 제1족 또는 제2족에 속하는 금속의 이온의 전도성을 갖는 무기 고체 전해질 (A)와, 주쇄에, 유레테인 결합, 유레아 결합, 아마이드 결합, 이미드 결합 및 에스터 결합 중 적어도 1종의 결합을 갖고, 또한, 그래프트 구조를 갖는 폴리머 (B)를 함유하며, 필요에 따라 활물질 (D)를 함유하는 고체 전해질 함유 시트가 기재되어 있다.In such an all-solid-state secondary battery, any one of the constituent layers (solid electrolyte layer, negative electrode active material layer, and positive electrode active material layer) is a layer containing an inorganic solid electrolyte and a binder (binder) made of a specific polymer. It is proposed to do. As the sheet used for the constituent layer, for example, Patent Document 1 discloses an inorganic solid electrolyte (A) having ion conductivity of a metal belonging to Group 1 or
고체 입자(무기 고체 전해질, 고체 입자, 도전 조제 등)로 전고체 이차 전지의 구성층을 형성하는 경우, 일반적으로, 고체 입자로 형성한 구성층에 있어서는, 고체 입자 간의 계면 접촉 상태가 불충분하여 계면 저항이 높아지는 경향이 있다. 또한, 바인더에 의한 고체 입자끼리의 결착성이 약하면, 고체 입자끼리의 접촉 불량을 일으킨다. 또한, 충방전에 의하여 활물질이 팽창 수축함으로써, 활물질층과 고체 전해질층의 접촉 불량 등도 발생한다. 또, 고체 입자와 집전체의 결착성이 약하면, 활물질층과 집전체의 접촉 불량도 야기된다. 이들의 접촉 불량이 일어나면, 전고체 이차 전지의 저항이 높아진다(전지 성능이 저하된다).In the case of forming the constituent layer of an all-solid-state secondary battery with solid particles (inorganic solid electrolyte, solid particle, conductive aid, etc.), in general, in the constituent layer formed of solid particles, the interfacial contact state between the solid particles is insufficient. resistance tends to increase. Moreover, when the binding property of solid particles by a binder is weak, the contact defect of solid particles will be caused. Further, when the active material expands and contracts due to charging and discharging, poor contact between the active material layer and the solid electrolyte layer occurs. In addition, if the binding property between the solid particles and the current collector is weak, poor contact between the active material layer and the current collector is also caused. When these contact failures occur, the resistance of the all-solid-state secondary battery increases (battery performance decreases).
특허문헌 1에 기재된 고체 전해질 함유 시트는, 고체 입자끼리의 결착성이 높고, 이온 전도성이 우수하여, 이 시트는 전고체 이차 전지에 우수한 특성을 부여할 수 있다.The solid electrolyte-containing sheet described in Patent Document 1 has high binding property between solid particles and is excellent in ion conductivity, and this sheet can impart excellent properties to an all-solid secondary battery.
그런데, 최근, 전기 자동차의 고성능화, 실용화 등의 연구 개발이 급속히 진행되어, 전고체 이차 전지에 요구되는 전지 성능으로서 사이클 특성 및 레이트 특성 등도 높아지고 있다. 그 때문에, 고체 입자 간의 결착성을 더 높이는 등에 의하여, 보다 우수한 전지 성능을 발휘하는 전고체 이차 전지의 개발이 요구되고 있다.However, in recent years, research and development, such as high performance and practical use of electric vehicles, has progressed rapidly, and cycle characteristics, rate characteristics, etc. are also increasing as battery performance required for an all-solid-state secondary battery. Therefore, development of the all-solid-state secondary battery which exhibits more excellent battery performance by improving the binding property between solid particles further, etc. is calculated|required.
본 발명은, 전고체 이차 전지의 구성층으로서 이용함으로써, 고체 입자 간의 결착성을 높여 전고체 이차 전지에 우수한 전지 성능을 부여할 수 있는 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법, 및, 이 제조 방법을 이용한 전고체 이차 전지의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 또, 본 발명은, 우수한 전지 성능을 나타내는 전고체 이차 전지를 제공하는 것을 과제로 한다.The present invention provides a method for manufacturing a sheet for an all-solid-state secondary battery, which can impart excellent battery performance to an all-solid-state secondary battery by increasing the binding property between solid particles by using it as a constituent layer of an all-solid-state secondary battery, and this manufacturing method It is an object to provide a method for manufacturing the used all-solid-state secondary battery. Moreover, this invention makes it a subject to provide the all-solid-state secondary battery which shows the outstanding battery performance.
본 발명자들은, 다양한 검토를 거듭한 결과, 체적 평균 입자경 1.0μm 이하의 황화물계 무기 고체 전해질과 입자상 유기 성분을 특정 질량 비율로 함유하는 혼합물을, 특정 온도 및 특정 압력 조건하에서 가열 가압함으로써, 고체 입자 간의 결착성이 우수한 전고체 이차 전지용 시트를 제조할 수 있는 것을 알아냈다. 또, 이 전고체 이차 전지용 시트를 전고체 이차 전지의 구성층으로서 이용함으로써, 전고체 이차 전지에 우수한 전지 성능을 부여할 수 있는 것을 알아냈다. 본 발명은 이들 지견(知見)에 근거하여 더 검토를 거듭하고, 완성되기에 이른 것이다.As a result of repeated various studies, the present inventors have made solid particles by heating and pressing a mixture containing a sulfide-based inorganic solid electrolyte having a volume average particle diameter of 1.0 μm or less and a particulate organic component in a specific mass ratio under specific temperature and specific pressure conditions. It discovered that the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries excellent in the binding property of a liver could be manufactured. Moreover, by using this sheet|seat for all-solid-state secondary batteries as a structural layer of an all-solid-state secondary battery, it discovered that the outstanding battery performance could be provided to an all-solid-state secondary battery. The present invention has been further studied and completed based on these findings.
즉, 상기의 과제는 이하의 수단에 의하여 해결되었다.That is, the above problem was solved by the following means.
<1><1>
체적 평균 입자경 1.0μm 이하의 황화물계 무기 고체 전해질 및 입자상 유기 성분을 함유하는 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법으로서,A method for producing a sheet for an all-solid secondary battery comprising a sulfide-based inorganic solid electrolyte having a volume average particle diameter of 1.0 μm or less and a particulate organic component, the method comprising:
입자상 유기 성분 및 체적 평균 입자경 1.0μm 이하의 황화물계 무기 고체 전해질을 함유하며, 상기 입자상 유기 성분의 함유량이, 상기 황화물계 무기 고체 전해질 및 상기 입자상 유기 성분의 합계의 함유량 중, 15질량% 이하인 혼합물을, 상기 입자상 유기 성분의 유리 전이 온도보다 20℃ 이상 높고, 이 입자상 유기 성분의 분해 온도 미만의 온도에 있어서, 이 입자상 유기 성분의 탄성률의 1/10보다 높은 압력으로, 가압하는 것을 포함하는, 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법.A mixture comprising a particulate organic component and a sulfide-based inorganic solid electrolyte having a volume average particle diameter of 1.0 µm or less, wherein the content of the particulate organic component is 15% by mass or less of the total content of the sulfide-based inorganic solid electrolyte and the particulate organic component At a temperature 20° C. or more higher than the glass transition temperature of the particulate organic component and less than the decomposition temperature of the particulate organic component, pressurizing at a pressure higher than 1/10 of the elastic modulus of the particulate organic component, The manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries.
<2><2>
상기 탄성률이 150MPa 이상인, <1>에 기재된 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법.The said elastic modulus is 150 Mpa or more, The manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries as described in <1>.
<3><3>
상기 황화물계 무기 고체 전해질 및 상기 입자상 유기 성분이, 체적 평균 입자경에 대하여 하기 식 (I)로 규정되는 관계를 충족시키는, <1> 또는 <2>에 기재된 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법.The method for producing a sheet for an all-solid secondary battery according to <1> or <2>, wherein the sulfide-based inorganic solid electrolyte and the particulate organic component satisfy the relationship defined by the following formula (I) with respect to a volume average particle diameter.
Ba<SEa<20Ba 식 (I) Ba<SEa<20Ba Formula (I)
식 중, SEa는 상기 황화물계 무기 고체 전해질의 체적 평균 입자경이며, Ba는 상기 입자상 유기 성분의 체적 평균 입자경이다.In the formula, SEa is the volume average particle diameter of the sulfide-based inorganic solid electrolyte, and Ba is the volume average particle diameter of the particulate organic component.
<4><4>
상기 혼합물을 구성하는 황화물계 무기 고체 전해질을 1.0μm 이하의 체적 평균 입자경으로 조정하는 공정을 포함하는, <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 기재된 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법.The manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries in any one of <1>-<3> including the process of adjusting the sulfide-type inorganic solid electrolyte which comprises the said mixture to a volume average particle diameter of 1.0 micrometer or less.
<5><5>
상기 혼합물이 활물질을 함유하는, <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 기재된 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법.The manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries in any one of <1>-<4> in which the said mixture contains an active material.
<6><6>
상기 활물질이 부극 활물질인, <5>에 기재된 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법.The manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries as described in <5> whose said active material is a negative electrode active material.
<7><7>
상기 부극 활물질이 규소 원소 또는 주석 원소를 포함하는, <6>에 기재된 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법.The manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries as described in <6> in which the said negative electrode active material contains a silicon element or a tin element.
<8><8>
상기 유리 전이 온도가 30℃ 이상인, <1> 내지 <7> 중 어느 하나에 기재된 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법.The said glass transition temperature is 30 degreeC or more, The manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries in any one of <1>-<7>.
<9><9>
상기 혼합물의 가압을 상기 유리 전이 온도보다 50℃ 이상 높은 온도에서 행하는, <1> 내지 <8> 중 어느 하나에 기재된 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법.The manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries in any one of <1>-<8> which pressurizes the said mixture at the temperature 50 degreeC or more higher than the said glass transition temperature.
<10><10>
상기 혼합물이 분산매를 함유하며, 상기 제조 방법은, 상기 가압 전에 상기 혼합물을, 분산매를 완전히 제거시키지 않고 가열하는 공정을 포함하는, <1> 내지 <9> 중 어느 하나에 기재된 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법.The mixture contains a dispersion medium, and the manufacturing method includes the step of heating the mixture without completely removing the dispersion medium before the pressurization, the sheet for all-solid secondary batteries according to any one of <1> to <9>. manufacturing method.
<11><11>
정극 활물질층과 고체 전해질층과 부극 활물질층을 이 순서로 구비하는 전고체 이차 전지의 제조 방법으로서,A method for manufacturing an all-solid-state secondary battery comprising a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode active material layer in this order, the method comprising:
<1> 내지 <10> 중 어느 하나에 기재된 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법에 의하여 얻은 전고체 이차 전지용 시트를, 상기 정극 활물질층, 상기 고체 전해질층 및 상기 부극 활물질층 중 적어도 1층으로 하여 포함하는 공정을 포함하는, 전고체 이차 전지의 제조 방법.The sheet for an all-solid-state secondary battery obtained by the method for manufacturing the sheet for an all-solid-state secondary battery according to any one of <1> to <10> is at least one of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer and the negative electrode active material layer, The manufacturing method of the all-solid-state secondary battery including the process of including.
<12><12>
<1> 내지 <10> 중 어느 하나에 기재된 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법에 의하여 얻은 전고체 이차 전지용 시트.The sheet for all-solid-state secondary batteries obtained by the manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries in any one of <1>-<10>.
<13><13>
정극 활물질층과 고체 전해질층과 부극 활물질층을 이 순서로 구비하는 전고체 이차 전지로서,An all-solid-state secondary battery comprising a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode active material layer in this order,
상기 정극 활물질층, 상기 고체 전해질층 및 상기 부극 활물질층 중 적어도 하나의 층이, <12>에 기재된 전고체 이차 전지용 시트로 구성된 층인 전고체 이차 전지.An all-solid-state secondary battery, wherein at least one layer of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode active material layer is a layer composed of the all-solid-state secondary battery sheet according to <12>.
본 발명의 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법은, 결착성이 우수한 전고체 이차 전지용 시트를 제조할 수 있다. 본 발명의 전고체 이차 전지의 제조 방법은, 우수한 전지 성능을 나타내는 전고체 이차 전지를 제조할 수 있다. 또, 본 발명의 전고체 이차 전지용 시트는 고체 입자의 강고한 결착성을 나타내고, 본 발명의 전고체 이차 전지는 우수한 전지 성능을 나타낸다.The manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries of this invention can manufacture the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries excellent in binding property. The manufacturing method of the all-solid-state secondary battery of this invention can manufacture the all-solid-state secondary battery which shows the outstanding battery performance. Moreover, the sheet for all-solid-state secondary batteries of this invention shows strong binding property of solid particles, and the all-solid-state secondary battery of this invention shows excellent battery performance.
도 1은, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 전고체 이차 전지를 모식화하여 나타내는 종단면도이다.
도 2는, 실시예에서 제작한 전고체 이차 전지(코인 전지)를 모식적으로 나타내는 종단면도이다.1 is a longitudinal cross-sectional view schematically showing an all-solid-state secondary battery according to a preferred embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a longitudinal cross-sectional view schematically showing an all-solid-state secondary battery (coin battery) produced in Examples.
본 명세서에 있어서, "~"를 이용하여 나타나는 수치 범위는, "~"의 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 범위를 의미한다.In this specification, the numerical range indicated using "-" means the range which includes the numerical value described before and after "-" as a lower limit and an upper limit.
본 발명의 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법은, 체적 평균 입자경 1.0μm 이하의 황화물계 무기 고체 전해질 및 입자상 유기 성분을 함유하는 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법으로서, 입자상 유기 성분 및 체적 평균 입자경 1.0μm 이하의 황화물계 무기 고체 전해질을 함유하며, 상기 입자상 유기 성분의 함유량이, 상기 황화물계 무기 고체 전해질 및 상기 입자상 유기 성분의 합계의 함유량 중, 15질량% 이하인 혼합물을, 상기 입자상 유기 성분의 유리 전이 온도보다 20℃ 이상 높고, 이 입자상 유기 성분의 분해 온도 미만의 온도에 있어서, 이 입자상 유기 성분의 탄성률의 1/10보다 높은 압력으로, 가압하는 것을 포함한다. 이 공정은, 하기 공정 (3)과 동일하게 하여 행할 수 있다.The manufacturing method of the sheet for all-solid secondary batteries of this invention is a manufacturing method of the sheet for all-solid-state secondary batteries containing a sulfide-type inorganic solid electrolyte with a volume average particle diameter of 1.0 micrometer or less, and a particulate organic component, A particulate organic component and a volume average particle diameter of 1.0 A mixture containing a sulfide-based inorganic solid electrolyte of μm or less, wherein the content of the particulate organic component is 15% by mass or less of the total content of the sulfide-based inorganic solid electrolyte and the particulate organic component, free of the particulate organic component This includes pressurizing at a pressure higher than the transition temperature by 20°C or more and lower than the decomposition temperature of the particulate organic component at a pressure higher than 1/10 of the elastic modulus of the particulate organic component. This step can be performed in the same manner as the following step (3).
본 발명의 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법은, 바람직하게는 하기의 각 공정을 갖는다.The manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries of this invention, Preferably, it has each following process.
입경 조정 공정(이하, 공정 (1)이라고도 칭한다.):Particle size adjustment step (hereinafter also referred to as step (1)):
황화물계 무기 고체 전해질의 체적 평균 입자경을 1.0μm 이하로 조정하는 공정Step of adjusting the volume average particle diameter of the sulfide-based inorganic solid electrolyte to 1.0 μm or less
혼합 공정(혼합물을 조제하는 공정, 이하, 공정 (2)라고도 칭한다.):Mixing process (the process of preparing a mixture, hereafter also called process (2).):
입자상 유기 성분 및 상기 공정에서 얻은 체적 평균 입자경 1.0μm 이하의 황화물계 무기 고체 전해질을, 상기 입자상 유기 성분의 함유량이, 상기 황화물계 무기 고체 전해질 및 상기 입자상 유기 성분의 합계의 함유량 중, 15질량% 이하가 되도록 혼합하는 공정In the particulate organic component and the sulfide-based inorganic solid electrolyte having a volume average particle diameter of 1.0 µm or less obtained in the above step, the content of the particulate organic component is 15% by mass in the total content of the sulfide-based inorganic solid electrolyte and the particulate organic component The process of mixing so as to be as follows
가압 공정 (이하, 공정 (3)이라고도 칭한다.):Pressurization step (hereinafter also referred to as step (3)):
상기 입자상 유기 성분의 유리 전이 온도보다 20℃ 이상 높고, 상기 입자상 유기 성분의 분해 온도 미만의 온도에 있어서, 상기 입자상 유기 성분의 탄성률의 1/10보다 높은 압력으로, 혼합하는 공정에 의하여 얻어진 혼합물을 가압하는 공정The mixture obtained by the step of mixing at a temperature higher than the glass transition temperature of the particulate organic component by at least 20°C and lower than the decomposition temperature of the particulate organic component at a pressure higher than 1/10 of the elastic modulus of the particulate organic component pressurizing process
본 발명의 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법에 있어서 상기 공정 (1)은 필수는 아니며, 상기 공정 (2)에 이용하는 황화물계 무기 고체 전해질의 체적 평균 입자경이 1.0μm를 초과하는 경우, 나아가서는 황화물계 무기 고체 전해질의 체적 평균 입자경을 재조정하고자 하는 경우, 본 발명의 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법은, 공정 (1)을 행한다. 이 공정은, 통상 혼합하는 공정 전에 행하지만, 상기 혼합하는 공정에 있어서 행해도 된다(혼합하는 공정에 있어서의 혼합에 의하여 황화물계 무기 고체 전해질의 체적 평균 입자경을 조정해도 된다.).In the manufacturing method of the all-solid-state secondary battery sheet of this invention, the said process (1) is not essential, and when the volume average particle diameter of the sulfide-type inorganic solid electrolyte used in the said process (2) exceeds 1.0 micrometer, furthermore, a sulfide When it is desired to readjust the volume average particle diameter of a system inorganic solid electrolyte, the manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries of this invention performs a process (1). This step is usually performed before the step of mixing, but may be performed during the step of mixing (the volume average particle diameter of the sulfide-based inorganic solid electrolyte may be adjusted by mixing in the step of mixing).
예를 들면, 공정 (1)은, 공정 (2)에 이용하는, 황화물계 무기 고체 전해질 및 입자상 유기 성분의 체적 평균 입자경이 하기 식 (I)로 규정되는 관계를 충족시키고 있지 않은 경우, 황화물계 무기 고체 전해질의 체적 평균 입자경과, 필요에 따라 입자상 유기 성분의 체적 평균 입자경을 조정하여, 하기 식 (I)로 규정되는 관계를 충족시키기 위하여 행하는 것이 바람직하다.For example, in the step (1), when the volume average particle diameter of the sulfide-based inorganic solid electrolyte and the particulate organic component used in the step (2) does not satisfy the relationship defined by the following formula (I), the sulfide-based inorganic component It is preferable to adjust the volume average particle diameter of the solid electrolyte and the volume average particle diameter of the particulate organic component as necessary to satisfy the relationship defined by the following formula (I).
Ba<SEa<20Ba 식 (I) Ba<SEa<20Ba Formula (I)
식 중, SEa는 황화물계 무기 고체 전해질의 체적 평균 입자경이며, Ba는 입자상 유기 성분의 체적 평균 입자경이다.In the formula, SEa is the volume average particle diameter of the sulfide-based inorganic solid electrolyte, and Ba is the volume average particle diameter of the particulate organic component.
이하, 전극 활물질층(정극 활물질층 또는 부극 활물질층)을 갖는 전고체 이차 전지용 시트를 전극 시트(정극 시트 또는 부극 시트)라고 하는 경우가 있다. 한편, 고체 전해질층을 갖는 전고체 이차 전지용 시트를 고체 전해질층용 시트라고 하는 경우가 있다. 또한, 전극 활물질층 및 고체 전해질층을 갖는 전고체 이차 전지용 시트는, 전극 시트라고 한다.Hereinafter, the sheet for all-solid-state secondary batteries which has an electrode active material layer (a positive electrode active material layer or a negative electrode active material layer) may be called an electrode sheet (a positive electrode sheet or a negative electrode sheet). On the other hand, the sheet for all-solid secondary batteries which has a solid electrolyte layer may be called the sheet|seat for solid electrolyte layers. In addition, the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries which has an electrode active material layer and a solid electrolyte layer is called an electrode sheet.
<원재료><Ingredients>
이하, 본 발명의 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법에 이용하는 성분 및 이용할 수 있는 성분에 대하여 설명한다.Hereinafter, the component used for the manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries of this invention, and the component which can be used are demonstrated.
(황화물계 무기 고체 전해질)(sulfide-based inorganic solid electrolyte)
본 발명에 있어서, 무기 고체 전해질이란, 무기의 고체 전해질이며, 고체 전해질이란, 그 내부에 있어서 이온을 이동시킬 수 있는 고체상의 전해질이다. 주된 이온 전도성 재료로서 유기물을 포함하는 것은 아닌 점에서, 유기 고체 전해질(폴리에틸렌옥사이드(PEO) 등으로 대표되는 고분자 전해질, 리튬비스(트라이플루오로메테인설폰일)이미드(LiTFSI) 등으로 대표되는 유기 전해질염)과는 명확하게 구별된다. 또, 무기 고체 전해질은 정상 상태에서는 고체이기 때문에, 통상 양이온 및 음이온으로 해리 또는 유리(遊離)되어 있지 않다. 이 점에서, 전해액, 또는, 폴리머 중에서 양이온 및 음이온으로 해리 혹은 유리되어 있는 무기 전해질염(LiPF6, LiBF4, 리튬비스(플루오로설폰일)이미드(LiFSI), LiCl 등)과도 명확하게 구별된다. 무기 고체 전해질은 주기율표 제1족 혹은 제2족에 속하는 금속의 이온의 전도성을 갖는 것이면, 특별히 한정되지 않고, 전자 전도성을 갖지 않는 것이 일반적이다. 본 발명의 전고체 이차 전지가 리튬 이온 전지인 경우, 무기 고체 전해질은, 리튬 이온의 이온 전도성을 갖는 것이 바람직하다.In the present invention, the inorganic solid electrolyte is an inorganic solid electrolyte, and the solid electrolyte is a solid electrolyte capable of moving ions therein. Since the main ion conductive material does not contain an organic material, an organic solid electrolyte (a polymer electrolyte represented by polyethylene oxide (PEO), etc., an organic material represented by lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI), etc.) electrolyte salts). In addition, since the inorganic solid electrolyte is a solid in a normal state, it is not normally dissociated or liberated into cations and anions. In this regard, it is clearly distinguished from inorganic electrolyte salts (LiPF 6 , LiBF 4 , lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI), LiCl, etc.) do. The inorganic solid electrolyte is not particularly limited as long as it has ion conductivity of a metal belonging to
상기 무기 고체 전해질은, 전고체 이차 전지에 통상 사용되는 고체 전해질 재료를 적절히 선정하여 이용할 수 있다. 무기 고체 전해질은 (i) 황화물계 무기 고체 전해질, (ii) 산화물계 무기 고체 전해질, (iii) 할로젠화물계 무기 고체 전해질, 및, (iv) 수소화물계 무기 고체 전해질을 들 수 있다.As the inorganic solid electrolyte, a solid electrolyte material normally used for an all-solid secondary battery can be appropriately selected and used. Examples of the inorganic solid electrolyte include (i) a sulfide-based inorganic solid electrolyte, (ii) an oxide-based inorganic solid electrolyte, (iii) a halide-based inorganic solid electrolyte, and (iv) a hydride-based inorganic solid electrolyte.
이하, 공정 (1)에 이용되는 (i) 황화물계 무기 고체 전해질에 대하여 기재한다. 또한, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서, (i) 황화물계 무기 고체 전해질과 함께, (ii) 산화물계 무기 고체 전해질, (iii) 할로젠화물계 무기 고체 전해질, 및, (iv) 수소화물계 무기 고체 전해질을 이용해도 된다.Hereinafter, the (i) sulfide-based inorganic solid electrolyte used in the step (1) will be described. In addition, within the scope not impairing the effects of the present invention, (i) together with a sulfide-based inorganic solid electrolyte, (ii) an oxide-based inorganic solid electrolyte, (iii) a halide-based inorganic solid electrolyte, and (iv) hydrogenation A water-based inorganic solid electrolyte may be used.
(i) 황화물계 무기 고체 전해질(i) sulfide-based inorganic solid electrolyte
황화물계 무기 고체 전해질은, 황 원자를 함유하며, 또한, 주기율표 제1족 혹은 제2족에 속하는 금속의 이온 전도성을 갖고, 또한, 전자 절연성을 갖는 것이 바람직하다. 황화물계 무기 고체 전해질은, 원소로서 적어도 Li, S 및 P를 함유하며, 리튬 이온 전도성을 갖고 있는 것이 바람직하지만, 목적 또는 경우에 따라, Li, S 및 P 이외의 다른 원소를 포함해도 된다.The sulfide-based inorganic solid electrolyte preferably contains a sulfur atom, has ion conductivity of a metal belonging to Group 1 or
황화물계 무기 고체 전해질로서는, 예를 들면, 하기 식 (1)로 나타나는 조성을 충족시키는 리튬 이온 전도성 무기 고체 전해질을 들 수 있다.Examples of the sulfide-based inorganic solid electrolyte include lithium ion conductive inorganic solid electrolytes satisfying the composition represented by the following formula (1).
La1Mb1Pc1Sd1Ae1 (1)L a1 M b1 P c1 S d1 A e1 (1)
식 중, L은 Li, Na 및 K로부터 선택되는 원소를 나타내고, Li가 바람직하다. M은, B, Zn, Sn, Si, Cu, Ga, Sb, Al 및 Ge로부터 선택되는 원소를 나타낸다. A는, I, Br, Cl 및 F로부터 선택되는 원소를 나타낸다. a1~e1은 각 원소의 조성비를 나타내고, a1:b1:c1:d1:e1은 1~12:0~5:1:2~12:0~10을 충족시킨다. a1은 1~9가 바람직하고, 1.5~7.5가 보다 바람직하다. b1은 0~3이 바람직하고, 0~1이 보다 바람직하다. d1은 2.5~10이 바람직하고, 3.0~8.5가 보다 바람직하다. e1은 0~5가 바람직하고, 0~3이 보다 바람직하다.In the formula, L represents an element selected from Li, Na and K, and Li is preferable. M represents an element selected from B, Zn, Sn, Si, Cu, Ga, Sb, Al, and Ge. A represents an element selected from I, Br, Cl and F. a1 to e1 represent the compositional ratio of each element, and a1:b1:c1:d1:e1 satisfies 1 to 12:0 to 5:1:2 to 12:0 to 10. 1-9 are preferable and, as for a1, 1.5-7.5 are more preferable. 0-3 are preferable and, as for b1, 0-1 are more preferable. 2.5-10 are preferable and, as for d1, 3.0-8.5 are more preferable. 0-5 are preferable and, as for e1, 0-3 are more preferable.
각 원소의 조성비는, 하기와 같이, 황화물계 무기 고체 전해질을 제조할 때의 원료 화합물의 배합량을 조정함으로써 제어할 수 있다.The composition ratio of each element can be controlled by adjusting the compounding quantity of the raw material compound at the time of manufacturing a sulfide type inorganic solid electrolyte as follows.
황화물계 무기 고체 전해질은, 비결정(유리)이어도 되고 결정화(유리 세라믹스화)되어 있어도 되며, 일부만이 결정화되어 있어도 된다. 예를 들면, Li, P 및 S를 함유하는 Li-P-S계 유리, 또는 Li, P 및 S를 함유하는 Li-P-S계 유리 세라믹스를 이용할 수 있다.The sulfide-based inorganic solid electrolyte may be amorphous (glass) or crystallized (glass-ceramics), or may be partially crystallized. For example, Li-P-S-based glass containing Li, P and S, or Li-P-S-based glass ceramics containing Li, P and S can be used.
황화물계 무기 고체 전해질은, 예를 들면 황화 리튬(Li2S), 황화 인(예를 들면 오황화 이인(P2S5)), 단체(單體) 인, 단체 황, 황화 나트륨, 황화 수소, 할로젠화 리튬(예를 들면 LiI, LiBr, LiCl) 및 상기 M으로 나타나는 원소의 황화물(예를 들면 SiS2, SnS, GeS2) 중 적어도 2개 이상의 원료의 반응에 의하여 제조할 수 있다.The sulfide-based inorganic solid electrolyte is, for example, lithium sulfide (Li 2 S), phosphorus sulfide (eg, diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 )), simple phosphorus, single sulfur, sodium sulfide, hydrogen sulfide. , lithium halide (eg, LiI, LiBr, LiCl) and the sulfide of the element represented by M (eg, SiS 2 , SnS, GeS 2 ) may be prepared by reacting at least two or more raw materials.
Li-P-S계 유리 및 Li-P-S계 유리 세라믹스에 있어서의, Li2S와 P2S5의 비율은, Li2S:P2S5의 몰비로, 바람직하게는 60:40~90:10, 보다 바람직하게는 68:32~78:22이다. Li2S와 P2S5의 비율을 이 범위로 함으로써, 리튬 이온 전도도를 높은 것으로 할 수 있다. 구체적으로는, 리튬 이온 전도도를 바람직하게는 1×10-4S/cm 이상, 보다 바람직하게는 1×10-3S/cm 이상으로 할 수 있다. 상한은 특별히 없지만, 1×10-1S/cm 이하인 것이 실제적이다.Ratio of Li-PS-based glass and Li-PS system in the glass-ceramics, Li 2 S and P 2 S 5 is, Li 2 S: P 2 at a molar ratio of S 5, preferably 60: 40 to 90: 10 , More preferably 68:32 to 78:22. By making the ratio of Li 2 S and P 2 S 5 into this range, lithium ion conductivity can be made high. Specifically, the lithium ion conductivity may be preferably 1×10 −4 S/cm or more, more preferably 1×10 −3 S/cm or more. Although there is no particular upper limit, it is practical that it is 1x10 -1 S/cm or less.
구체적인 황화물계 무기 고체 전해질의 예로서, 원료의 조합예를 하기에 나타낸다. 예를 들면, Li2S-P2S5, Li2S-P2S5-LiCl, Li2S-P2S5-H2S, Li2S-P2S5-H2S-LiCl, Li2S-LiI-P2S5, Li2S-LiI-Li2O-P2S5, Li2S-LiBr-P2S5, Li2S-Li2O-P2S5, Li2S-Li3PO4-P2S5, Li2S-P2S5-P2O5, Li2S-P2S5-SiS2, Li2S-P2S5-SiS2-LiCl, Li2S-P2S5-SnS, Li2S-P2S5-Al2S3, Li2S-GeS2, Li2S-GeS2-ZnS, Li2S-Ga2S3, Li2S-GeS2-Ga2S3, Li2S-GeS2-P2S5, Li2S-GeS2-Sb2S5, Li2S-GeS2-Al2S3, Li2S-SiS2, Li2S-Al2S3, Li2S-SiS2-Al2S3, Li2S-SiS2-P2S5, Li2S-SiS2-P2S5-LiI, Li2S-SiS2-LiI, Li2S-SiS2-Li4SiO4, Li2S-SiS2-Li3PO4, Li10GeP2S12 등을 들 수 있다. 단, 각 원료의 혼합비는 불문한다. 이와 같은 원료 조성물을 이용하여 황화물계 무기 고체 전해질 재료를 합성하는 방법으로서는, 예를 들면 비정질화법을 들 수 있다. 비정질화법으로서는, 예를 들면, 메커니컬 밀링법, 용액법 및 용융 급랭법을 들 수 있다. 상온에서의 처리가 가능해져, 제조 공정의 간략화를 도모할 수 있기 때문이다.As a specific example of a sulfide-based inorganic solid electrolyte, a combination example of a raw material is shown below. For example, Li 2 SP 2 S 5 , Li 2 SP 2 S 5 -LiCl, Li 2 SP 2 S 5 -H 2 S, Li 2 SP 2 S 5 -H 2 S-LiCl, Li 2 S-LiI- P 2 S 5 , Li 2 S-LiI-Li 2 OP 2 S 5 , Li 2 S-LiBr-P 2 S 5 , Li 2 S-Li 2 OP 2 S 5 , Li 2 S-Li 3 PO 4 -P 2 S 5 , Li 2 SP 2 S 5 -P 2 O 5 , Li 2 SP 2 S 5 -SiS 2 , Li 2 SP 2 S 5 -SiS 2 -LiCl, Li 2 SP 2 S 5 -SnS, Li 2 SP 2 S 5 -Al 2 S 3 , Li 2 S-GeS 2 , Li 2 S-GeS 2 -ZnS, Li 2 S-Ga 2 S 3 , Li 2 S-GeS 2 -Ga 2 S 3 , Li 2 S- GeS 2 -P 2 S 5 , Li 2 S-GeS 2 -Sb 2 S 5 , Li 2 S-GeS 2 -Al 2 S 3 , Li 2 S-SiS 2 , Li 2 S-Al 2 S 3 , Li 2 S-SiS 2 -Al 2 S 3 , Li 2 S-SiS 2 -P 2 S 5 , Li 2 S-SiS 2 -P 2 S 5 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -Li 4 SiO 4 , Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4 , Li 10 GeP 2 S 12 , and the like. However, the mixing ratio of each raw material does not matter. Examples of a method for synthesizing a sulfide-based inorganic solid electrolyte material using such a raw material composition include an amorphization method. Examples of the amorphization method include a mechanical milling method, a solution method, and a melt quenching method. This is because processing at room temperature becomes possible and the manufacturing process can be simplified.
(ii) 산화물계 무기 고체 전해질(ii) oxide-based inorganic solid electrolyte
산화물계 무기 고체 전해질은, 산소 원자를 함유하며, 또한, 주기율표 제1족 혹은 제2족에 속하는 금속의 이온 전도성을 갖고, 또한, 전자 절연성을 갖는 것이 바람직하다.The oxide-based inorganic solid electrolyte preferably contains an oxygen atom, has ion conductivity of a metal belonging to Group 1 or
산화물계 무기 고체 전해질은, 이온 전도도로서, 1×10-6S/cm 이상인 것이 바람직하고, 5×10-6S/cm 이상인 것이 보다 바람직하며, 1×10-5S/cm 이상인 것이 특히 바람직하다. 상한은 특별히 제한되지 않지만, 1×10-1S/cm 이하인 것이 실제적이다.The oxide-based inorganic solid electrolyte has an ionic conductivity of preferably 1×10 -6 S/cm or more, more preferably 5×10 -6 S/cm or more, and particularly preferably 1×10 -5 S/cm or more. do. Although the upper limit is not particularly limited, it is practical that it is 1×10 −1 S/cm or less.
구체적인 화합물예로서는, 예를 들면 LixaLayaTiO3〔xa는 0.3≤xa≤0.7을 충족시키고, ya는 0.3≤ya≤0.7을 충족시킨다.〕(LLT); LixbLaybZrzbMbb mbOnb(Mbb는 Al, Mg, Ca, Sr, V, Nb, Ta, Ti, Ge, In 및 Sn으로부터 선택되는 1종 이상의 원소이다. xb는 5≤xb≤10을 충족시키고, yb는 1≤yb≤4를 충족시키며, zb는 1≤zb≤4를 충족시키고, mb는 0≤mb≤2를 충족시키며, nb는 5≤nb≤20을 충족시킨다.); LixcBycMcc zcOnc(Mcc는 C, S, Al, Si, Ga, Ge, In 및 Sn으로부터 선택되는 1종 이상의 원소이다. xc는 0<xc≤5를 충족시키고, yc는 0<yc≤1을 충족시키며, zc는 0<zc≤1을 충족시키고, nc는 0<nc≤6을 충족시킨다.); Lixd(Al,Ga)yd(Ti,Ge)zdSiadPmdOnd(xd는 1≤xd≤3을 충족시키고, yd는 0≤yd≤1을 충족시키며, zd는 0≤zd≤2를 충족시키고, ad는 0≤ad≤1을 충족시키며, md는 1≤md≤7을 충족시키고, nd는 3≤nd≤13을 충족시킨다.); Li(3-2xe)Mee xeDeeO(xe는 0 이상 0.1 이하의 수를 나타내고, Mee는 2가의 금속 원자를 나타낸다. Dee는 할로젠 원자 또는 2종 이상의 할로젠 원자의 조합을 나타낸다.); LixfSiyfOzf(xf는 1≤xf≤5를 충족시키고, yf는 0<yf≤3을 충족시키며, zf는 1≤zf≤10을 충족시킨다.); LixgSygOzg(xg는 1≤xg≤3을 충족시키고, yg는 0<yg≤2를 충족시키며, zg는 1≤zg≤10을 충족시킨다.); Li3BO3; Li3BO3-Li2SO4; Li2O-B2O3-P2O5; Li2O-SiO2; Li6BaLa2Ta2O12; Li3PO(4-3/2w)Nw(w는 w<1); LISICON(Lithium super ionic conductor)형 결정 구조를 갖는 Li3.5Zn0.25GeO4; 페로브스카이트형 결정 구조를 갖는 La0.55Li0.35TiO3; NASICON(Natrium super ionic conductor)형 결정 구조를 갖는 LiTi2P3O12; Li1+xh+yh(Al,Ga)xh(Ti,Ge)2-xhSiyhP3-yhO12(xh는 0≤xh≤1을 충족시키고, yh는 0≤yh≤1을 충족시킨다.); 가닛형 결정 구조를 갖는 Li7La3Zr2O12(LLZ) 등을 들 수 있다.Specific examples of the compound include, for example, Li xa La ya TiO 3 [xa satisfies 0.3≤xa≤0.7, and ya satisfies 0.3≤ya≤0.7] (LLT); Li xb La yb Zr zb M bb mb O nb (M bb is at least one element selected from Al, Mg, Ca, Sr, V, Nb, Ta, Ti, Ge, In and Sn. xb is 5≤xb ≤10, yb satisfies 1≤yb≤4, zb satisfies 1≤zb≤4, mb satisfies 0≤mb≤2, and nb satisfies 5≤nb≤20. ); Li xc B yc M cc zc O nc (M cc is at least one element selected from C, S, Al, Si, Ga, Ge, In and Sn. xc satisfies 0<xc≤5, and yc is 0<yc≤1, zc satisfies 0<zc≤1, nc satisfies 0<nc≤6); Li xd (Al,Ga) yd (Ti,Ge) zd Si ad P md O nd (xd satisfies 1≤xd≤3, yd satisfies 0≤yd≤1, zd is 0≤zd≤2 , ad satisfies 0≤ad≤1, md satisfies 1≤md≤7, and nd satisfies 3≤nd≤13); Li (3-2xe) combinations of M ee xe D ee O (xe halogen atom represents a number of 0 to 0.1, to M represents a divalent metal atom ee. Ee D is a halogen atom or to two or more of indicates); Li xf Si yf O zf (xf satisfies 1≤xf≤5, yf satisfies 0<yf≤3, and zf satisfies 1≤zf≤10); Li xg S yg O zg (xg satisfies 1≤xg≤3, yg satisfies 0<yg≤2, and zg satisfies 1≤zg≤10); Li 3 BO 3 ; Li 3 BO 3 -Li 2 SO 4 ; Li 2 OB 2 O 3 —P 2 O 5 ; Li 2 O—SiO 2 ; Li 6 BaLa 2 Ta 2 O 12 ; Li 3 PO (4-3/2w) N w (w is w<1); Li 3.5 Zn 0.25 GeO 4 having a LISICON (Lithium super ionic conductor) type crystal structure; La 0.55 Li 0.35 TiO 3 having a perovskite crystal structure; LiTi 2 P 3 O 12 having a Natrium super ionic conductor (NASICON) type crystal structure; Li 1+xh+yh (Al,Ga) xh (Ti,Ge) 2-xh Si yh P 3-yh O 12 (xh satisfies 0≤xh≤1, yh satisfies 0≤yh≤1 .); Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZ) having a garnet-type crystal structure, and the like.
또 Li, P 및 O를 포함하는 인 화합물도 바람직하다. 예를 들면 인산 리튬(Li3PO4); 인산 리튬의 산소 원자의 일부를 질소로 치환한 LiPON; LiPOD1(D1은, 바람직하게는, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Ru, Ag, Ta, W, Pt 및 Au로부터 선택되는 1종 이상의 원소이다.) 등을 들 수 있다.Moreover, the phosphorus compound containing Li, P and O is also preferable. lithium phosphate (Li 3 PO 4 ); LiPON in which some of the oxygen atoms of lithium phosphate are substituted with nitrogen; LiPOD 1 (D 1 is, preferably, one or more selected from Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Ru, Ag, Ta, W, Pt and Au element.) and the like.
또한, LiA1ON(A1은, Si, B, Ge, Al, C 및 Ga로부터 선택되는 1종 이상의 원소이다.) 등도 바람직하게 이용할 수 있다.Further, LiA 1 ON (A 1 is at least one element selected from Si, B, Ge, Al, C, and Ga.) and the like can also be preferably used.
(iii) 할로젠화물계 무기 고체 전해질(iii) halide-based inorganic solid electrolyte
할로젠화물계 무기 고체 전해질은, 할로젠 원자를 함유하며, 또한, 주기율표 제1족 혹은 제2족에 속하는 금속의 이온의 전도성을 갖고, 또한, 전자 절연성을 갖는 화합물이 바람직하다.The halide-based inorganic solid electrolyte is preferably a compound containing a halogen atom, having ion conductivity of a metal belonging to Group 1 or
할로젠화물계 무기 고체 전해질로서는, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, LiCl, LiBr, LiI, ADVANCED MATERIALS, 2018, 30, 1803075에 기재된 Li3YBr6, Li3YCl6 등의 화합물을 들 수 있다. 그중에서도, Li3YBr6, Li3YCl6이 바람직하다.Examples of halide-based inorganic solid electrolyte to be, not particularly limited, and for example, there may be mentioned compounds such as Li 3 YBr 6, Li 3 YCl 6 described in LiCl, LiBr, LiI, ADVANCED MATERIALS, 2018, 30, 1803075 . Among them, Li 3 YBr 6 and Li 3 YCl 6 are preferable.
(iv) 수소화물계 무기 고체 전해질(iv) hydride-based inorganic solid electrolyte
수소화물계 무기 고체 전해질은, 수소 원자를 함유하며, 또한, 주기율표 제1족 혹은 제2족에 속하는 금속의 이온 전도성을 갖고, 또한, 전자 절연성을 갖는 화합물이 바람직하다.The hydride-based inorganic solid electrolyte is preferably a compound that contains a hydrogen atom, has ion conductivity of a metal belonging to Group 1 or
수소화물계 무기 고체 전해질로서는, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, LiBH4, Li4(BH4)3I, 3LiBH4-LiCl 등을 들 수 있다.As the hydrogenated water system an inorganic solid electrolyte is not particularly limited, and for example, LiBH 4, Li 4 (BH 4) , and the like 3 I, 3LiBH 4 -LiCl.
공정 (1)에서는, 황화물계 무기 고체 전해질은, 1종을 혼합해도 되고, 2종 이상을 혼합해도 된다.In step (1), 1 type may be mixed with the sulfide-type inorganic solid electrolyte, and 2 or more types may be mixed.
고체 전해질층용 시트의 단위 면적(cm2)당 황화물계 무기 고체 전해질의 질량(mg)(단위 면적당 중량)은 특별히 제한되는 것은 아니다. 설계된 전지 용량에 따라, 적절하게 결정할 수 있으며, 예를 들면, 1~100mg/cm2로 할 수 있다.The mass (mg) (weight per unit area) of the sulfide-based inorganic solid electrolyte per unit area (cm 2 ) of the solid electrolyte layer sheet is not particularly limited. According to the designed battery capacity, it can be appropriately determined, for example, 1-100 mg/cm 2 It can be set as.
한편, 전극 시트의 전극 활물질층에서는, 황화물계 무기 고체 전해질의 단위 면적당 중량은, 활물질과 황화물계 무기 고체 전해질의 합계량이 상기 범위인 것이 바람직하다.On the other hand, in the electrode active material layer of an electrode sheet, it is preferable that the total amount of an active material and a sulfide-type inorganic solid electrolyte is the said range as for the weight per unit area of a sulfide-type inorganic solid electrolyte.
황화물계 무기 고체 전해질의, 고체 전해질층용 시트 중의 함유량은, 계면 저항의 저감 및 결착성의 점에서, 고형분 100질량%에 있어서, 50질량% 이상인 것이 바람직하고, 70질량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 90질량% 이상인 것이 특히 바람직하다. 상한으로서는, 동일한 관점에서, 99.9질량% 이하인 것이 바람직하고, 99.5질량% 이하인 것이 보다 바람직하며, 99질량% 이하인 것이 특히 바람직하다.The content of the sulfide-based inorganic solid electrolyte in the solid electrolyte layer sheet is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, based on 100% by mass of solid content, from the viewpoint of reducing interfacial resistance and binding properties, 90 It is especially preferable that it is mass % or more. As an upper limit, from a similar viewpoint, it is preferable that it is 99.9 mass % or less, It is more preferable that it is 99.5 mass % or less, It is especially preferable that it is 99 mass % or less.
한편, 전극 시트에서는, 전극 활물질층 중의 황화물계 무기 고체 전해질의 함유량은, 활물질과 황화물계 무기 고체 전해질의 합계 함유량이 상기 범위인 것이 바람직하다.On the other hand, in the electrode sheet, as for content of the sulfide-type inorganic solid electrolyte in an electrode active material layer, it is preferable that total content of an active material and a sulfide-type inorganic solid electrolyte is the said range.
본 명세서에 있어서, 고형분(고형 성분)이란, 상기 입자상 유기 성분을, 상기 황화물계 무기 고체 전해질 및 상기 입자상 유기 성분의 합계의 함유량 중, 15질량% 이하로 함유하는 혼합물(이하, "본 발명에 이용되는 혼합물"이라고도 칭한다.)을, 1mmHg의 기압하, 질소 분위기하 170℃에서 6시간 건조 처리했을 때에, 휘발 또는 증발되어 소실되지 않는 성분을 말한다. 전형적으로는, 후술하는 분산매 이외의 성분을 가리킨다.In the present specification, the solid content (solid component) refers to a mixture containing the particulate organic component in an amount of 15% by mass or less of the total content of the sulfide-based inorganic solid electrolyte and the particulate organic component (hereinafter referred to as “in the present invention”). The mixture used" refers to a component that does not disappear due to volatilization or evaporation when the mixture is dried at 170° C. for 6 hours under an atmospheric pressure of 1 mmHg and a nitrogen atmosphere. Typically, components other than the dispersion medium mentioned later are pointed out.
(입자상 유기 성분)(particulate organic component)
입자상 유기 성분(바람직하게는 바인더)은, 특별히 제한되지 않지만, 유리 전이 온도를 갖는 입자상 폴리머가 바람직하다. 이하, 공정 (2)에서 이용되는 입자상 폴리머에 대하여 기재한다.The particulate organic component (preferably a binder) is not particularly limited, but a particulate polymer having a glass transition temperature is preferable. Hereinafter, the particulate polymer used in the step (2) will be described.
입자상 유기 성분을 구성하는 입자상 폴리머로서는, 유레테인 결합, 유레아 결합, 아마이드 결합, 이미드 결합 중 적어도 하나를 갖는 폴리머, 또는 (메트)아크릴계 폴리머가 바람직하다. 그중에서도, 황화물계 무기 고체 전해질과의 밀착성의 관점에서, 유레테인 결합을 갖는 폴리머 및 (메트)아크릴계 폴리머가 보다 바람직하다.As the particulate polymer constituting the particulate organic component, a polymer having at least one of a urethane bond, a urea bond, an amide bond, and an imide bond, or a (meth)acrylic polymer is preferable. Among them, from the viewpoint of adhesion to the sulfide-based inorganic solid electrolyte, a polymer having a urethane bond and a (meth)acrylic polymer are more preferable.
본 발명에서는 입자상 폴리머로서, 폴리유레테인, 폴리유레아, 폴리아마이드, 폴리이미드 또는 (메트)아크릴 폴리머가 바람직하고, 폴리유레테인 또는 아크릴 폴리머가 보다 바람직하며, 폴리유레테인이 더 바람직하다.In the present invention, as the particulate polymer, polyurethane, polyurethane, polyamide, polyimide, or (meth)acrylic polymer is preferable, polyurethane or acrylic polymer is more preferable, and polyurethane is more preferable. .
입자상 유기 성분은, 편평상, 무정형 등이어도 되지만, 구상(球狀) 혹은 과립상이 바람직하다.Although flat shape, amorphous form, etc. may be sufficient as a particulate-form organic component, spherical shape or granular form is preferable.
상기 폴리유레테인의 유레테인가(價)는, 특별히 제한되지 않지만, 1.5mmol/g 이상인 것이 바람직하고, 2.0mmol/g 이상이 보다 바람직하다. 한편, 입자상 형성 안정성 부여의 관점에서, 유레테인가의 상한은, 5mmol/g 이하인 것이 바람직하다.Although the urethane content in particular of the said polyurethane is not restrict|limited, It is preferable that it is 1.5 mmol/g or more, and 2.0 mmol/g or more is more preferable. On the other hand, it is preferable that the upper limit of urethane is 5 mmol/g or less from a viewpoint of providing particulate-formation stability.
유레테인가는 하기 실시예의 항에 기재하는 방법에 의하여 결정할 수 있다.The urethane may be determined by the method described in the section of Examples below.
입자상 폴리머의 질량 평균 분자량은, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 10,000 이상이 바람직하고, 20,000 이상이 보다 바람직하며, 30,000 이상이 더 바람직하다. 상한으로서는, 2,000,000 이하가 바람직하고, 1,500,000 이하가 보다 바람직하며, 1,000,000 이하가 더 바람직하고, 200,000 이하가 특히 바람직하다.The mass average molecular weight of the particulate polymer is not particularly limited. For example, 10,000 or more are preferable, 20,000 or more are more preferable, and 30,000 or more are still more preferable. As an upper limit, 2,000,000 or less are preferable, 1,500,000 or less are more preferable, 1,000,000 or less are still more preferable, and 200,000 or less are especially preferable.
-분자량의 측정--Measurement of molecular weight-
본 발명에 있어서, 질량 평균 분자량은, 젤 퍼미에이션 크로마토그래피(GPC)에 의한 표준 폴리스타이렌 환산의 질량 평균 분자량을 계측한다. 측정법으로서는, 기본적으로 하기 조건 1 또는 조건 2(우선)의 방법에 의하여 측정한 값으로 한다. 단, 측정하는 중합체(특정 폴리머 등)의 종류에 따라서는 적절한 용리액을 선정하여 이용하면 된다.In this invention, the mass average molecular weight measures the mass average molecular weight of standard polystyrene conversion by gel permeation chromatography (GPC). As a measurement method, let it be the value measured basically by the method of the following condition 1 or condition 2 (priority). However, depending on the type of polymer (specific polymer, etc.) to be measured, an appropriate eluent may be selected and used.
(조건 1)(Condition 1)
칼럼: TOSOH TSKgel Super AWM-H를 2개 연결한다.Column: Connect two TOSOH TSKgel Super AWM-H.
캐리어: 10mMLiBr/N-메틸피롤리돈Carrier: 10 mM LiBr/N-methylpyrrolidone
측정 온도: 40℃Measuring temperature: 40℃
캐리어 유량: 1.0ml/minCarrier flow: 1.0ml/min
시료 농도: 0.1질량%Sample concentration: 0.1% by mass
검출기: RI(굴절률) 검출기Detector: RI (Refractive Index) Detector
(조건 2)(Condition 2)
칼럼: TOSOH TSKgel Super HZM-H, TOSOH TSKgel Super HZ4000, TOSOH TSKgel Super HZ2000을 연결한 칼럼을 이용한다.Column: A column connected to TOSOH TSKgel Super HZM-H, TOSOH TSKgel Super HZ4000, and TOSOH TSKgel Super HZ2000 is used.
캐리어: 테트라하이드로퓨란Carrier: tetrahydrofuran
측정 온도: 40℃Measuring temperature: 40℃
캐리어 유량: 1.0ml/minCarrier flow: 1.0ml/min
시료 농도: 0.1질량%Sample concentration: 0.1% by mass
검출기: RI(굴절률) 검출기Detector: RI (Refractive Index) Detector
입자상 폴리머의 유리 전이 온도는, 특별히 제한되지 않지만, 입자 형상을 유지하며, 고체 입자의 전체 표면을 피복하지 않도록 하기 위하여, 30℃ 이상인 것이 바람직하고, 35℃ 이상인 것이 보다 바람직하며, 40℃ 이상인 것이 더 바람직하다. 유리 전이 온도는, 후술하는 실시예에서 설명하는 방법으로 측정한 값으로 한다. 본 발명에 있어서, 공정 (3)의 가열 온도의 기준으로 하는 상기 유리 전이 온도는, 입자상 폴리머가 복수의 유리 전이 온도를 갖는 경우, 가장 높은 유리 전이 온도로 한다.The glass transition temperature of the particulate polymer is not particularly limited, but in order to maintain the particle shape and not cover the entire surface of the solid particles, it is preferably 30°C or higher, more preferably 35°C or higher, and 40°C or higher. more preferably. Let the glass transition temperature be a value measured by the method demonstrated in the Example mentioned later. In the present invention, the glass transition temperature used as a reference of the heating temperature in the step (3) is the highest glass transition temperature when the particulate polymer has a plurality of glass transition temperatures.
입자상 폴리머의 분해 온도는, 특별히 제한되지 않지만, 가열 프로세스와의 밸런스의 점에서, 150℃ 이상이 바람직하고, 180℃ 이상이 보다 바람직하며, 190℃ 이상이 더 바람직하다. 상한은, 500℃ 이하인 것이 바람직하고, 480℃ 이하인 것이 보다 바람직하며, 450℃ 이하인 것이 더 바람직하다. 분해 온도는, 후술하는 실시예에서 설명하는 방법으로 측정한 값으로 한다.Although the decomposition temperature in particular of a particulate-form polymer is not restrict|limited, From the point of balance with a heating process, 150 degreeC or more is preferable, 180 degreeC or more is more preferable, and 190 degreeC or more is still more preferable. It is preferable that it is 500 degrees C or less, and, as for an upper limit, it is more preferable that it is 480 degrees C or less, It is more preferable that it is 450 degrees C or less. The decomposition temperature is a value measured by the method described in Examples to be described later.
입자상 폴리머의 탄성률은, 특별히 제한되지 않지만, 150MPa 이상인 것이 바람직하고, 180MPa 이상인 것이 보다 바람직하며, 200MPa 이상인 것이 더 바람직하다. 입자상 폴리머의 탄성률의 상한은 특별히 제한되지 않지만, 2000MPa 이하인 것이 바람직하고, 1800MPa 이하인 것이 보다 바람직하다. 탄성률은, 후술하는 실시예에서 설명하는 방법으로 측정한 값으로 한다.Although the elastic modulus in particular of a particulate-form polymer is not restrict|limited, It is preferable that it is 150 MPa or more, It is more preferable that it is 180 MPa or more, It is more preferable that it is 200 MPa or more. Although the upper limit in particular of the elastic modulus of a particulate-form polymer is not restrict|limited, It is preferable that it is 2000 MPa or less, and it is more preferable that it is 1800 MPa or less. Let the elastic modulus be the value measured by the method demonstrated in the Example mentioned later.
입자상 폴리머의 체적 평균 입자경은, 특별히 제한되지 않지만, 황화물계 무기 고체 전해질을 피복하지 않고 결착하는 관점에서 0.5μm 이하가 바람직하고, 0.4μm 이하가 보다 바람직하며, 0.2μm 이하가 더 바람직하다. 체적 평균 입자경의 하한은, 특별히 제한되지 않지만, 실제적으로는 0.005μm 이상이며, 0.01μm 이상이 바람직하고, 0.015μm 이상이 보다 바람직하다.The volume average particle diameter of the particulate polymer is not particularly limited, but is preferably 0.5 µm or less, more preferably 0.4 µm or less, and still more preferably 0.2 µm or less from the viewpoint of binding without coating the sulfide-based inorganic solid electrolyte. Although the lower limit in particular of a volume average particle diameter is not restrict|limited, Actually, it is 0.005 micrometer or more, 0.01 micrometer or more is preferable, and 0.015 micrometer or more is more preferable.
입자상 폴리머의 체적 평균 입자경은, 예를 들면, 입자상 폴리머의 분산액을 조제할 때에 이용하는 분산매의 종류, 입자상 폴리머 중의 구성 성분의 함유량 등에 따라, 조정할 수 있다.The volume average particle diameter of the particulate polymer can be adjusted, for example, according to the kind of dispersion medium used when preparing the dispersion liquid of the particulate polymer, the content of constituent components in the particulate polymer, and the like.
전고체 이차 전지의 구성층에 있어서의 입자상 폴리머의 체적 평균 입자경은, 예를 들면, 전지를 분해하여 입자상 폴리머를 함유하는 구성층을 박리한 후, 그 구성층에 대하여 측정을 행하고, 미리 측정한 입자상 폴리머 이외의 입자의 체적 평균 입자경의 측정값을 배제함으로써, 측정할 수 있다.The volume average particle diameter of the particulate polymer in the constituent layer of the all-solid secondary battery is, for example, measured in advance by disassembling the battery and peeling the constituent layer containing the particulate polymer, then measuring the constituent layer It can measure by excluding the measured value of the volume average particle diameter of particle|grains other than a particulate-form polymer.
입자상 폴리머의 체적 평균 입자경은, 하기 실시예의 항에서 기재하는 측정 방법으로 얻어지는 값으로 한다.The volume average particle diameter of the particulate polymer is a value obtained by the measurement method described in the section of the Examples below.
입자상 폴리머의 체적 평균 입자경 Ba와, 황화물계 무기 고체 전해질의 체적 평균 입자경 SEa는, 하기 식 (I)로 규정되는 관계를 충족시키는 것(조정되는 것)이 바람직하다.The volume average particle diameter Ba of the particulate polymer and the volume average particle diameter SEa of the sulfide-based inorganic solid electrolyte preferably satisfy (adjust) the relationship defined by the following formula (I).
하기 체적 평균 입자경의 관계를 충족시킴으로써, 황화물계 무기 고체 전해질 간의 이온 전도를 저해하지 않고, 황화물계 무기 고체 전해질 간을 결착시킴으로써, 저항 상승을 억제하며, 또한, 전극으로서의 취급성, 전극 가동 시의 팽창 수축에 추종되어 저저항인 등의 특성이 발현된다고 생각된다.By satisfying the relationship of the following volume average particle diameters, ion conduction between sulfide-based inorganic solid electrolytes is not inhibited, and resistance increase is suppressed by binding between sulfide-based inorganic solid electrolytes. It is considered that characteristics such as low resistance are exhibited by following expansion and contraction.
상기 효과의 점에서, 체적 평균 입자경 Ba와 체적 평균 입자경 SEa는, 하기 식 (IA)로 규정되는 관계를 충족시키는 것이 바람직하고, 하기 식 (IB)로 규정되는 관계를 충족시키는 것이 보다 바람직하다.From the viewpoint of the above effect, the volume average particle diameter Ba and the volume average particle diameter SEa preferably satisfy the relationship defined by the following formula (IA), and more preferably satisfy the relationship defined by the following formula (IB).
Ba<SEa<20Ba 식 (I) Ba<SEa<20Ba Formula (I)
Ba<SEa≤15Ba 식 (IA) Ba<SEa≤15Ba Formula (IA)
Ba<SEa≤10Ba 식 (IB) Ba<SEa≤10Ba Formula (IB)
(활물질)(active material)
본 발명의 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법으로 얻어진 전고체 이차 전지용 시트를 전극 활물질층으로서 이용하는 경우, 상기 공정 (2)에서 활물질을 이용한다. 활물질로서는, 이하에 설명하지만, (i) 정극 활물질 및 (ii) 부극 활물질을 들 수 있다.When using the sheet for all-solid-state secondary batteries obtained by the manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries of this invention as an electrode active material layer, an active material is used in the said process (2). As an active material, although demonstrated below, (i) a positive electrode active material and (ii) a negative electrode active material are mentioned.
(i) 정극 활물질(i) positive electrode active material
정극 활물질은, 가역적으로 리튬 이온을 삽입 및 방출할 수 있는 것이 바람직하다. 그 재료는, 상기 특성을 갖는 것이면, 특별히 제한은 없고, 천이 금속 산화물, 또는, 황 등의 Li와 복합화할 수 있는 원소 등이어도 된다.The positive electrode active material is preferably capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium ions. The material is not particularly limited as long as it has the above characteristics, and may be a transition metal oxide or an element capable of complexing with Li such as sulfur.
그중에서도, 정극 활물질로서는, 천이 금속 산화물을 이용하는 것이 바람직하고, 천이 금속 원소 Ma(Co, Ni, Fe, Mn, Cu 및 V로부터 선택되는 1종 이상의 원소)를 갖는 천이 금속 산화물이 보다 바람직하다. 또, 이 천이 금속 산화물에 원소 Mb(리튬 이외의 금속 주기율표의 제1(Ia)족의 원소, 제2(IIa)족의 원소, Al, Ga, In, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Si, P 및 B 등의 원소)를 혼합해도 된다. 혼합량으로서는, 천이 금속 원소 Ma의 양(100mol%)에 대하여 0~30mol%가 바람직하다. Li/Ma의 몰비가 0.3~2.2가 되도록 혼합하여 합성된 것이, 보다 바람직하다.Among them, it is preferable to use a transition metal oxide as the positive electrode active material, and a transition metal oxide having a transition metal element M a (at least one element selected from Co, Ni, Fe, Mn, Cu and V) is more preferable. Further, in this transition metal oxide, an element M b (element of group 1 (Ia) of the periodic table of metals other than lithium, element of group 2 (IIa), Al, Ga, In, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi) , Si, elements such as P and B) may be mixed. As the mixing amount, it is preferably 0 ~ 30mol% relative to the amount of transition metal element M a (100mol%). It is more preferable to mix and synthesize so that the molar ratio of Li/M a may be 0.3 to 2.2.
천이 금속 산화물의 구체예로서는, (MA) 층상 암염형 구조를 갖는 천이 금속 산화물, (MB) 스피넬형 구조를 갖는 천이 금속 산화물, (MC) 리튬 함유 천이 금속 인산 화합물, (MD) 리튬 함유 천이 금속 할로젠화 인산 화합물 및 (ME) 리튬 함유 천이 금속 규산 화합물 등을 들 수 있다.Specific examples of the transition metal oxide include (MA) a transition metal oxide having a layered rock salt structure, (MB) a transition metal oxide having a spinel structure, (MC) a lithium-containing transition metal phosphate compound, and (MD) a lithium-containing transition metal halide. and rosenated phosphoric acid compounds and (ME) lithium-containing transition metal silicic acid compounds.
(MA) 층상 암염형 구조를 갖는 천이 금속 산화물의 구체예로서, LiCoO2(코발트산 리튬[LCO]), LiNi2O2(니켈산 리튬), LiNi0.85Co0.10Al0.05O2(니켈코발트알루미늄산 리튬[NCA]), LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(니켈망가니즈코발트산 리튬[NMC]) 및 LiNi0.5Mn0.5O2(망가니즈니켈산 리튬)를 들 수 있다.(MA) Specific examples of the transition metal oxide having a layered rock salt structure, LiCoO 2 (lithium cobaltate [LCO]), LiNi 2 O 2 (lithium nickelate), LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 (nickel cobalt aluminum lithium acid [NCA]), LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (lithium nickel manganese cobaltate [NMC]), and LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 (lithium manganese nickelate). .
(MB) 스피넬형 구조를 갖는 천이 금속 산화물의 구체예로서, LiMn2O4(LMO), LiCoMnO4, Li2FeMn3O8, Li2CuMn3O8, Li2CrMn3O8 및 Li2NiMn3O8을 들 수 있다.(MB) Specific examples of the transition metal oxide having a spinel structure, LiMn 2 O 4 (LMO), LiCoMnO 4 , Li 2 FeMn 3 O 8 , Li 2 CuMn 3 O 8 , Li 2 CrMn 3 O 8 and Li 2 NiMn 3 O 8 .
(MC) 리튬 함유 천이 금속 인산 화합물로서는, 예를 들면, LiFePO4 및 Li3Fe2(PO4)3 등의 올리빈형 인산 철염, LiFeP2O7 등의 파이로인산 철류, LiCoPO4 등의 인산 코발트류 및 Li3V2(PO4)3(인산 바나듐리튬) 등의 단사정 나시콘형(Monoclinic NASICON-type) 인산 바나듐염을 들 수 있다.(MC) Examples of the lithium-containing transition metal phosphate compound include olivine-type iron phosphate salts such as LiFePO 4 and Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 , iron pyrophosphates such as LiFeP 2 O 7 , and phosphoric acid such as LiCoPO 4 . and monoclinic NASICON-type vanadium phosphate salts such as cobalts and Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 (lithium vanadium phosphate).
(MD) 리튬 함유 천이 금속 할로젠화 인산 화합물로서는, 예를 들면, Li2FePO4F 등의 불화 인산 철염, Li2MnPO4F 등의 불화 인산 망가니즈염 및 Li2CoPO4F 등의 불화 인산 코발트류를 들 수 있다.(MD) as the lithium-containing transition halogenated phosphate compound to metal, for example, Li 2 FePO 4 F such as hydrofluoric acid iron salt, Li 2 MnPO 4 F such as hydrofluoric acid manganese salt and Li 2 CoPO 4 F such as fluoride of and cobalt phosphate.
(ME) 리튬 함유 천이 금속 규산 화합물로서는, 예를 들면, Li2FeSiO4, Li2MnSiO4, Li2CoSiO4 등을 들 수 있다.(ME) as the lithium-containing transition metal silicate compound, for example, there may be mentioned Li 2 FeSiO 4, Li 2 MnSiO 4,
본 발명에서는, (MA) 층상 암염형 구조를 갖는 천이 금속 산화물이 바람직하고, LCO 또는 NMC가 보다 바람직하다.In the present invention, (MA) a transition metal oxide having a layered rock salt structure is preferable, and LCO or NMC is more preferable.
정극 활물질의 형상은 특별히 제한되지 않지만 입자상이 바람직하다. 정극 활물질의 입자경(체적 평균 입자경)은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 0.1~50μm로 할 수 있다.Although the shape in particular of a positive electrode active material is not restrict|limited, A particulate form is preferable. The particle diameter (volume average particle diameter) of a positive electrode active material in particular is not restrict|limited. For example, it can be set as 0.1-50 micrometers.
정극 활물질의 입자경의 측정은, 이하의 수순으로 행한다. 정극 활물질 입자를, 물(물에 불안정한 물질의 경우는 헵테인)을 이용하여 20mL 샘플병 내에서 1질량%의 분산액을 희석 조제한다. 희석 후의 분산액 시료는, 1kHz의 초음파를 10분간 조사하고, 그 직후에 시험에 사용한다. 이 분산액 시료를 이용하고, 레이저 회절/산란식 입도 분포 측정 장치 LA-920(상품명, HORIBA사제)을 이용하여, 온도 25℃에서 측정용 석영 셀을 사용하여 데이터 판독을 50회 행하고, 체적 평균 입자경을 얻는다. 그 외의 상세한 조건 등은 필요에 따라 JIS Z 8828:2013 "입자경 해석-동적 광산란법"의 기재를 참조한다. 1수준당 5개의 시료를 제작하고 그 평균값을 채용한다.The measurement of the particle diameter of a positive electrode active material is performed by the following procedure. The positive electrode active material particles are prepared by diluting a 1 mass % dispersion in a 20 mL sample bottle using water (heptane in the case of a water unstable substance). The dispersion liquid sample after dilution is irradiated with 1 kHz ultrasonic wave for 10 minutes, and is used for a test immediately after that. Using this dispersion liquid sample, using a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer LA-920 (trade name, manufactured by HORIBA), the data was read 50 times using a quartz cell for measurement at a temperature of 25°C, and the volume average particle diameter get For other detailed conditions, etc., if necessary, refer to the description of JIS Z 8828:2013 "Particle diameter analysis-dynamic light scattering method". 5 samples per level are produced and the average value is adopted.
정극 활물질을 소정의 입자경으로 하기 위해서는, 통상의 분쇄기 또는 분급기가 이용된다. 예를 들면, 유발(乳鉢), 볼 밀, 샌드 밀, 진동 볼 밀, 위성 볼 밀, 유성 볼 밀, 선회 기류형 제트 밀 또는 체 등이 적합하게 이용된다. 분쇄 시에는 물 또는 메탄올 등의 유기 용매를 공존시킨 습식 분쇄도 행할 수 있다. 원하는 입자경으로 하기 위해서는 분급을 행하는 것이 바람직하다. 분급은, 특별히 한정은 없고, 체, 풍력 분급기 등을 이용하여 행할 수 있다. 분급은 건식 및 습식 모두 이용할 수 있다.In order to make the positive electrode active material into a predetermined particle diameter, a normal grinder or classifier is used. For example, a mortar, a ball mill, a sand mill, a vibrating ball mill, a satellite ball mill, a planetary ball mill, a swirling air flow type jet mill or a sieve, etc. are used suitably. At the time of pulverization, wet pulverization in which an organic solvent such as water or methanol is coexisted can also be performed. In order to set it as a desired particle diameter, it is preferable to classify. The classification is not particularly limited, and can be performed using a sieve, a wind classifier, or the like. Classification can be used both dry and wet.
소성법에 의하여 얻어진 정극 활물질은, 물, 산성 수용액, 알칼리성 수용액, 유기 용제로 세정한 후 사용해도 된다.You may use the positive electrode active material obtained by the baking method, after washing|cleaning with water, acidic aqueous solution, alkaline aqueous solution, and an organic solvent.
정극 활물질은, 1종을 혼합해도 되고, 2종 이상을 혼합해도 된다.A positive electrode active material may mix 1 type and may mix 2 or more types.
정극 활물질층을 형성하는 경우, 정극 활물질층의 단위 면적(cm2)당 정극 활물질의 질량(mg)(단위 면적당 중량)은 특별히 제한되는 것은 아니다. 설계된 전지 용량에 따라, 적절하게 결정할 수 있으며, 예를 들면, 1~100mg/cm2로 할 수 있다.When forming the positive electrode active material layer, the mass (mg) (weight per unit area) of the positive electrode active material per unit area (cm 2 ) of the positive electrode active material layer is not particularly limited. According to the designed battery capacity, it can be appropriately determined, for example, 1-100 mg/cm 2 It can be set as.
정극 활물질의, 정극 활물질층 중에 있어서의 함유량은 특별히 제한되지 않고, 고형분 100질량%에 있어서, 10~97질량%가 바람직하고, 30~95질량%가 보다 바람직하며, 40~93질량%가 보다 바람직하고, 50~90질량%가 보다 바람직하며, 60~80질량%가 더 바람직하다.The content in particular of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is not limited, and in 100 mass % of solid content, 10-97 mass % is preferable, 30-95 mass % is more preferable, 40-93 mass % is more It is preferable, 50-90 mass % is more preferable, 60-80 mass % is still more preferable.
(ii) 부극 활물질(ii) negative electrode active material
부극 활물질은, 가역적으로 리튬 이온을 삽입 및 방출할 수 있는 것이 바람직하다. 그 재료는, 상기 특성을 갖는 것이면, 특별히 제한은 없고, 탄소질 재료, 금속 산화물, 금속 복합 산화물, 리튬 단체, 리튬 합금, 리튬과 합금 형성 가능한 부극 활물질 등을 들 수 있다. 그중에서도, 탄소질 재료, 금속 복합 산화물 또는 리튬 단체가 신뢰성의 점에서 바람직하게 이용된다.The negative electrode active material is preferably capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium ions. The material is not particularly limited as long as it has the above characteristics, and examples thereof include a carbonaceous material, a metal oxide, a metal composite oxide, a lithium single-piece, a lithium alloy, and a negative electrode active material capable of forming an alloy with lithium. Among them, a carbonaceous material, a metal composite oxide, or a lithium single-piece is preferably used from the viewpoint of reliability.
부극 활물질로서 이용되는 탄소질 재료란, 실질적으로 탄소로 이루어지는 재료이다. 예를 들면, 석유 피치, 아세틸렌 블랙(AB) 등의 카본 블랙, 흑연(천연 흑연, 기상(氣相) 성장 흑연 등의 인조 흑연 등), 및 PAN(폴리아크릴로나이트릴)계의 수지 혹은 퍼퓨릴알코올 수지 등의 각종 합성 수지를 소성한 탄소질 재료를 들 수 있다. 또한, PAN계 탄소 섬유, 셀룰로스계 탄소 섬유, 피치계 탄소 섬유, 기상 성장 탄소 섬유, 탈수 PVA(폴리바이닐알코올)계 탄소 섬유, 리그닌 탄소 섬유, 유리상 탄소 섬유 및 활성 탄소 섬유 등의 각종 탄소 섬유류, 메소페이즈 미소(微小) 구체, 그래파이트 위스커 및 평판상의 흑연 등을 들 수도 있다.The carbonaceous material used as the negative electrode active material is a material substantially composed of carbon. For example, petroleum pitch, carbon black such as acetylene black (AB), graphite (artificial graphite such as natural graphite, vapor phase growth graphite, etc.), and PAN (polyacrylonitrile) resin or fur The carbonaceous material which baked various synthetic resins, such as a furyl alcohol resin, is mentioned. In addition, various carbon fibers such as PAN-based carbon fibers, cellulosic carbon fibers, pitch-based carbon fibers, vapor-grown carbon fibers, dehydrated PVA (polyvinyl alcohol)-based carbon fibers, lignin carbon fibers, glassy carbon fibers and activated carbon fibers, Mesophase microspheres, graphite whiskers, flat graphite, and the like can also be mentioned.
이들 탄소질 재료는, 흑연화의 정도에 따라 난흑연화 탄소질 재료(하드 카본이라고도 한다.)와 흑연계 탄소질 재료로 나눌 수도 있다. 또 탄소질 재료는, 일본 공개특허공보 소62-22066호, 일본 공개특허공보 평2-6856호, 동 3-45473호에 기재되는 면 간격 또는 밀도, 결정자의 크기를 갖는 것이 바람직하다. 탄소질 재료는, 단일의 재료일 필요는 없고, 일본 공개특허공보 평5-90844호에 기재된 천연 흑연과 인조 흑연의 혼합물, 일본 공개특허공보 평6-4516호에 기재된 피복층을 갖는 흑연 등을 이용할 수도 있다.These carbonaceous materials can also be divided into non-graphitizable carbonaceous materials (also referred to as hard carbon) and graphite-based carbonaceous materials according to the degree of graphitization. Further, the carbonaceous material preferably has an interplanar spacing or density and crystallite size described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 62-22066, Hei-2-6856, and 3-45473. The carbonaceous material does not need to be a single material, and a mixture of natural graphite and artificial graphite described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-90844, graphite having a coating layer described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei6-4516, etc. may be used. may be
탄소질 재료로서는, 하드 카본 또는 흑연이 바람직하게 이용되고, 흑연이 보다 바람직하게 이용된다.As the carbonaceous material, hard carbon or graphite is preferably used, and graphite is more preferably used.
부극 활물질로서 적용되는 금속 혹은 반금속 원소의 산화물로서는, 리튬을 흡장 및 방출 가능한 산화물이면 특별히 제한되지 않고, 금속 원소의 산화물(금속 산화물), 금속 원소의 복합 산화물 혹은 금속 원소와 반금속 원소의 복합 산화물(통합하여 금속 복합 산화물이라고 한다.), 반금속 원소의 산화물(반금속 산화물)을 들 수 있다. 이들 산화물로서는, 비정질 산화물이 바람직하고, 또한 금속 원소와 주기율표 제16족의 원소의 반응 생성물인 칼코게나이드도 바람직하게 들 수 있다. 본 발명에 있어서, 반금속 원소란, 금속 원소와 비반금속 원소의 중간의 성질을 나타내는 원소를 말하고, 통상, 붕소, 규소, 저마늄, 비소, 안티모니 및 텔루륨의 6원소를 포함하며, 나아가서는 셀레늄, 폴로늄 및 아스타틴의 3원소를 포함한다. 또, 비정질이란, CuKα선을 이용한 X선 회절법으로, 2θ값에서 20°~40°의 영역에 정점을 갖는 넓은 산란대를 갖는 것을 의미하고, 결정성의 회절선을 가져도 된다. 2θ값에서 40°~70°에 보이는 결정성의 회절선 중 가장 강한 강도가, 2θ값에서 20°~40°에 보이는 넓은 산란대의 정점의 회절선 강도의 100배 이하인 것이 바람직하고, 5배 이하인 것이 보다 바람직하며, 결정성의 회절선을 갖지 않는 것이 특히 바람직하다.The oxide of a metal or metalloid element applied as the negative electrode active material is not particularly limited as long as it is an oxide capable of occluding and releasing lithium, and an oxide of a metal element (metal oxide), a composite oxide of a metal element, or a composite of a metal element and a metalloid element oxides (collectively referred to as metal composite oxides) and oxides of semimetal elements (semimetal oxides) are mentioned. As these oxides, an amorphous oxide is preferable, and a chalcogenide which is a reaction product of a metal element and the element of Group 16 of the periodic table is also preferably mentioned. In the present invention, the semimetal element refers to an element exhibiting properties intermediate between a metallic element and a non-metallic element, and usually includes six elements of boron, silicon, germanium, arsenic, antimony and tellurium, and further contains the three elements selenium, polonium and astatine. In addition, amorphous means having a wide scattering band which has a peak in a region of 20° to 40° in 2θ value by an X-ray diffraction method using CuKα rays, and may have a crystalline diffraction line. It is preferable that the strongest intensity among the crystalline diffraction lines seen at 40° to 70° at the 2θ value is 100 times or less, and 5 times or less, the intensity of the diffraction line at the peak of the broad scattering band seen at 20° to 40° at the 2θ value. It is more preferable, and it is especially preferable that it does not have a crystalline diffraction line.
상기 비정질 산화물 및 칼코게나이드로 이루어지는 화합물군 중에서도, 반금속 원소의 비정질 산화물 또는 상기 칼코게나이드가 보다 바람직하며, 주기율표 제13(IIIB)족~15(VB)족의 원소(예를 들면, Al, Ga, Si, Sn, Ge, Pb, Sb 및 Bi)로부터 선택되는 1종 단독 혹은 그들의 2종 이상의 조합으로 이루어지는 (복합)산화물, 또는 칼코게나이드가 특히 바람직하다. 바람직한 비정질 산화물 및 칼코게나이드의 구체예로서는, 예를 들면, Ga2O3, GeO, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb2O4, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O8Bi2O3, Sb2O8Si2O3, Sb2O5, Bi2O3, Bi2O4, GeS, PbS, PbS2, Sb2S3 또는 Sb2S5를 바람직하게 들 수 있다.Among the compound group consisting of the amorphous oxide and the chalcogenide, an amorphous oxide of a semimetal element or the chalcogenide is more preferable, and an element of groups 13 (IIIB) to 15 (VB) of the periodic table (eg, Al , Ga, Si, Sn, Ge, Pb, Sb and Bi) alone or a (composite) oxide or chalcogenide composed of a combination of two or more thereof is particularly preferable. Specific examples of preferred amorphous oxides and chalcogenides include, for example, Ga 2 O 3 , GeO, PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 2 O 4 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 8 Bi 2 O 3 , Sb 2 O 8 Si 2 O 3 , Sb 2 O 5 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , GeS, PbS, PbS 2 , Sb 2 S 3 or Sb 2 S 5 is preferably mentioned.
Sn, Si, Ge를 중심으로 하는 비정질 산화물에 함께 이용할 수 있는 부극 활물질로서는, 리튬 이온 또는 리튬 금속을 흡장 및/또는 방출할 수 있는 탄소질 재료, 리튬 단체, 리튬 합금, 리튬과 합금화 가능한 부극 활물질을 적합하게 들 수 있다.Examples of the negative electrode active material that can be used together with the amorphous oxide centered on Sn, Si, and Ge include a carbonaceous material capable of occluding and/or releasing lithium ions or lithium metal, a lithium simple substance, a lithium alloy, a negative electrode active material capable of alloying with lithium can be suitably cited.
금속 혹은 반금속 원소의 산화물, 특히 금속 (복합)산화물 및 상기 칼코게나이드는, 구성 성분으로서, 타이타늄 및 리튬 중 적어도 일방을 함유하고 있는 것이, 고전류 밀도 충방전 특성의 관점에서 바람직하다. 리튬을 함유하는 금속 복합 산화물(리튬 복합 금속 산화물)로서는, 예를 들면, 산화 리튬과 상기 금속 (복합)산화물 혹은 상기 칼코게나이드의 복합 산화물, 보다 구체적으로는, Li2SnO2를 들 수 있다.Oxides of metals or semimetal elements, particularly metal (composite) oxides and chalcogenides, preferably contain, as constituent components, at least one of titanium and lithium from the viewpoint of high current density charge/discharge characteristics. As the metal composite oxide (lithium composite metal oxide) containing lithium, for example, a composite oxide of lithium oxide and the metal (composite) oxide or the chalcogenide, more specifically, Li 2 SnO 2 . .
부극 활물질, 예를 들면 금속 산화물은, 타이타늄 원소를 함유하는 것(타이타늄 산화물)도 바람직하게 들 수 있다. 구체적으로는, Li4Ti5O12(타이타늄산 리튬[LTO])가 리튬 이온의 흡장 방출 시의 체적 변동이 작은 점에서 급속 충방전 특성이 우수하고, 전극의 열화가 억제되어 리튬 이온 이차 전지의 수명 향상이 가능해지는 점에서 바람직하다.As for the negative electrode active material, for example, a metal oxide, the thing containing a titanium element (titanium oxide) is also mentioned preferably. Specifically, Li 4 Ti 5 O 12 (lithium titanate [LTO]) has excellent rapid charge/discharge characteristics in that the volume fluctuation during intercalation and release of lithium ions is small, and deterioration of the electrode is suppressed to prevent lithium ion secondary batteries. It is preferable in that the lifespan of the improvement becomes possible.
부극 활물질로서의 리튬 합금으로서는, 이차 전지의 부극 활물질로서 통상 이용되는 합금이면 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 리튬 알루미늄 합금을 들 수 있다.As a lithium alloy as a negative electrode active material, if it is an alloy normally used as a negative electrode active material of a secondary battery, it will not restrict|limit, For example, a lithium aluminum alloy is mentioned.
리튬과 합금 형성 가능한 부극 활물질은, 이차 전지의 부극 활물질로서 통상 이용되는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 이와 같은 활물질은, 충방전에 의한 팽창 수축이 크고, 상술한 바와 같이 고체 입자의 결착성이 저하되지만, 본 발명에서는 공정 (3)에 의하여 높은 결착성을 달성할 수 있다. 이와 같은 활물질로서, 규소 원소 혹은 주석 원소를 갖는 부극 활물질(합금), Al 및 In 등의 각 금속을 들 수 있으며, 보다 높은 전지 용량을 가능하게 하는 규소 원소를 갖는 부극 활물질(규소 원소 함유 활물질)이 바람직하고, 규소 원소의 함유량이 전체 구성 원소의 50mol% 이상인 규소 원소 함유 활물질이 보다 바람직하다.The negative electrode active material capable of forming an alloy with lithium is not particularly limited as long as it is normally used as a negative electrode active material of a secondary battery. Such an active material exhibits large expansion and contraction due to charging and discharging, and as described above, the binding property of the solid particles decreases, but in the present invention, high binding property can be achieved by the step (3). Examples of such an active material include a negative electrode active material (alloy) having a silicon element or a tin element, and each metal such as Al and In, and a negative electrode active material having a silicon element that enables higher battery capacity (a silicon element-containing active material) This is preferable, and a silicon element-containing active material having a content of elemental silicon of 50 mol% or more of all constituent elements is more preferable.
일반적으로, 이들 부극 활물질을 함유하는 부극(규소 원소 함유 활물질을 함유하는 Si 부극, 주석 원소를 갖는 활물질을 함유하는 Sn 부극 등)은, 탄소 부극(흑연 및 아세틸렌 블랙 등)에 비하여, 보다 많은 Li 이온을 흡장할 수 있다. 즉, 단위 질량당 Li 이온의 흡장량이 증가한다. 그 때문에, 전지 용량을 크게 할 수 있다. 그 결과, 배터리 구동 시간을 길게 할 수 있다는 이점이 있다.In general, a negative electrode containing these negative electrode active materials (Si negative electrode containing a silicon element-containing active material, Sn negative electrode containing an active material containing tin element, etc.) has more Li than a carbon negative electrode (graphite and acetylene black, etc.) ions can be occluded. That is, the occlusion amount of Li ions per unit mass increases. Therefore, the battery capacity can be increased. As a result, there is an advantage that the battery driving time can be lengthened.
규소 원소 함유 활물질로서는, 예를 들면, Si, SiOx(0<x≤1) 등의 규소 재료, 나아가서는, 타이타늄, 바나듐, 크로뮴, 망가니즈, 니켈, 구리, 란타넘 등을 포함하는 규소 함유 합금(예를 들면, LaSi2, VSi2, La-Si, Gd-Si, Ni-Si), 또는 조직화한 활물질(예를 들면, LaSi2/Si), 그 외에도, SnSiO3, SnSiS3 등의 규소 원소 및 주석 원소를 함유하는 활물질 등을 들 수 있다. 또한, SiOx는, 그 자체를 부극 활물질(반금속 산화물)로서 이용할 수 있고, 또, 전고체 이차 전지의 가동에 의하여 Si를 생성하기 때문에, 리튬과 합금화 가능한 부극 활물질(그 전구체 물질)로서 이용할 수 있다.As the silicon element-containing active material, for example, a silicon material such as Si and SiOx (0<x≤1), and further, a silicon-containing alloy containing titanium, vanadium, chromium, manganese, nickel, copper, lanthanum, etc. (For example, LaSi 2 , VSi 2 , La-Si, Gd-Si, Ni-Si), or a structured active material (for example, LaSi 2 /Si), in addition to silicon such as SnSiO 3 , SnSiS 3 The active material containing an element and a tin element, etc. are mentioned. In addition, since SiOx itself can be used as a negative electrode active material (semimetal oxide), and Si is produced by operation of an all-solid-state secondary battery, it can be used as a negative electrode active material (its precursor material) that can be alloyed with lithium. have.
주석 원소를 갖는 부극 활물질로서는, 예를 들면, Sn, SnO, SnO2, SnS, SnS2, 나아가서는 상기 규소 원소 및 주석 원소를 함유하는 활물질 등을 들 수 있다. 또, 산화 리튬과의 복합 산화물, 예를 들면, Li2SnO2를 들 수도 있다.As the negative electrode active material having a tin element, for example, Sn, SnO, SnO 2, SnS, SnS 2, and further may include an active material such as the silicon element and containing tin element. The composite oxide with lithium oxide, for example, may be mentioned Li 2 SnO 2.
본 발명에 있어서는, 상술한 부극 활물질을 특별히 제한되지 않고 이용할 수 있지만, 전지 용량의 점에서는, 부극 활물질로서, 리튬과 합금화 가능한 부극 활물질이 바람직한 양태이며, 그중에서도, 규소 원소 함유 활물질 또는 주석 원소를 갖는 부극 활물질이 바람직하고, 규소(Si) 또는 규소 함유 합금을 포함하는 것이 더 바람직하다.In the present invention, the above-described negative electrode active material can be used without particular limitation, but in terms of battery capacity, as the negative electrode active material, a negative electrode active material capable of alloying with lithium is a preferred embodiment, and among them, a silicon element-containing active material or a tin element. A negative electrode active material is preferable, and it is more preferable that silicon (Si) or a silicon-containing alloy is included.
상기 소성법에 의하여 얻어진 화합물의 화학식은, 측정 방법으로서 유도 결합 플라즈마(ICP) 발광 분광 분석법, 간편법으로서, 소성 전후의 분체의 질량차로부터 산출할 수 있다.The chemical formula of the compound obtained by the above firing method can be calculated from the mass difference of the powder before and after firing as an inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopy method as a measuring method and as a simple method.
부극 활물질의 형상은 특별히 제한되지 않지만 입자상이 바람직하다. 부극 활물질의 체적 평균 입자경은, 특별히 제한되지 않지만, 0.1~60μm가 바람직하다. 부극 활물질 입자의 체적 평균 입자경은, 상기 정극 활물질의 평균 입경과 동일하게 하여 측정할 수 있다. 소정의 입자경으로 하기 위해서는, 정극 활물질과 동일하게, 통상의 분쇄기 혹은 분급기가 이용된다.Although the shape in particular of a negative electrode active material is not restrict|limited, A particulate form is preferable. Although the volume average particle diameter in particular of a negative electrode active material is not restrict|limited, 0.1-60 micrometers is preferable. The volume average particle diameter of the negative electrode active material particles can be measured in the same manner as the average particle diameter of the positive electrode active material. In order to set it as a predetermined particle diameter, similarly to a positive electrode active material, a normal grinder or classifier is used.
상기 부극 활물질은, 1종을 혼합해도 되고, 2종 이상을 혼합해도 된다.The said negative electrode active material may mix 1 type and may mix 2 or more types.
부극 활물질층의 단위 면적(cm2)당 부극 활물질의 질량(mg)(단위 면적당 중량)은 특별히 제한되는 것은 아니다. 설계된 전지 용량에 따라, 적절히 결정할 수 있으며, 예를 들면, 1~100mg/cm2로 할 수 있다.The mass (mg) (weight per unit area) of the negative electrode active material per unit area (cm 2 ) of the negative electrode active material layer is not particularly limited. According to the designed battery capacity, it can be appropriately determined, for example, it can be set as 1-100 mg/cm<2>.
부극 활물질의, 부극 활물질층 중에 있어서의 함유량은 특별히 제한되지 않으며, 고형분 100질량%에 있어서, 10~90질량%인 것이 바람직하고, 20~85질량%가 보다 바람직하며, 30~80질량%인 것이 보다 바람직하고, 40~75질량%인 것이 보다 바람직하며, 40~65질량%인 것이 더 바람직하다.The content of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer is not particularly limited, and the solid content is 100% by mass, preferably 10 to 90% by mass, more preferably 20 to 85% by mass, and 30 to 80% by mass It is more preferable, it is more preferable that it is 40-75 mass %, It is more preferable that it is 40-65 mass %.
본 발명의 전고체 이차 전지에 있어서, 부극 활물질층을 이차 전지의 충전에 의하여 형성하는 경우, 상기 부극 활물질 대신에, 전고체 이차 전지 내에 발생하는 주기율표 제1족 혹은 제2족에 속하는 금속의 이온을 이용할 수 있다. 이 이온을 전자와 결합시켜 금속으로서 석출시킴으로써, 부극 활물질층을 형성할 수 있다.In the all-solid-state secondary battery of the present invention, when the negative electrode active material layer is formed by charging the secondary battery, instead of the negative electrode active material, ions of a metal belonging to Group 1 or
-활물질의 피복--Coating of active material-
정극 활물질 및 부극 활물질의 표면은 다른 금속 산화물로 표면 피복되어 있어도 된다. 표면 피복제로서는 Ti, Nb, Ta, W, Zr, Al, Si 또는 Li를 함유하는 금속 산화물 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 타이타늄산 스피넬, 탄탈럼계 산화물, 나이오븀계 산화물, 나이오븀산 리튬계 화합물 등을 들 수 있고, 구체적으로는, Li4Ti5O12, Li2Ti2O5, LiTaO3, LiNbO3, LiAlO2, Li2ZrO3, Li2WO4, Li2TiO3, Li2B4O7, Li3PO4, Li2MoO4, Li3BO3, LiBO2, Li2CO3, Li2SiO3, SiO2, TiO2, ZrO2, Al2O3, B2O3 등을 들 수 있다.The surface of the positive electrode active material and the negative electrode active material may be surface-coated with another metal oxide. As a surface coating material, the metal oxide containing Ti, Nb, Ta, W, Zr, Al, Si, or Li, etc. are mentioned. Specifically, a spinel titanate, a tantalum-based oxide, a niobium-based oxide, a lithium niobate-based compound, etc. may be mentioned, and specifically, Li 4 Ti 5 O 12 , Li 2 Ti 2 O 5 , LiTaO 3 , LiNbO 3 , LiAlO 2 , Li 2 ZrO 3 , Li 2 WO 4 , Li 2 TiO 3 , Li 2 B 4 O 7 , Li 3 PO 4 , Li 2 MoO 4 , Li 3 BO 3 , LiBO 2 , Li 2 CO 3 , Li 2 SiO 3 , SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 and the like.
또, 정극 활물질 또는 부극 활물질을 포함하는 전극 표면은 황 또는 인으로 표면 처리되어 있어도 된다.Moreover, the electrode surface containing a positive electrode active material or a negative electrode active material may be surface-treated with sulfur or phosphorus.
또한, 정극 활물질 또는 부극 활물질의 입자 표면은, 상기 표면 피복의 전후에 있어서 활성광선 또는 활성 기체(플라즈마 등)에 의하여 표면 처리가 실시되어 있어도 된다.In addition, the surface of the particle|grain surface of a positive electrode active material or a negative electrode active material may be surface-treated with actinic ray or an active gas (plasma etc.) before and behind the said surface coating.
(도전 조제)(challenge preparation)
공정 (2)에서, 도전 조제를 이용해도 되고, 특히 부극 활물질로서의 주석 원소 함유 활물질 또는 규소 원소 함유 활물질은 도전 조제와 병용되는 것이 바람직하다.In the step (2), a conductive aid may be used, and in particular, the active material containing elemental tin or the active material containing elemental silicon as the negative electrode active material is preferably used in combination with the conductive aid.
도전 조제로서는, 특별히 제한은 없고, 일반적인 도전 조제로서 알려져 있는 것을 이용할 수 있다. 예를 들면, 전자 전도성 재료인, 천연 흑연, 인조 흑연 등의 흑연류, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 퍼니스 블랙 등의 카본 블랙류, 니들 코크스 등의 무정형 탄소, 기상 성장 탄소 섬유 혹은 카본 나노 튜브 등의 탄소 섬유류, 그래핀 혹은 풀러렌 등의 탄소질 재료여도 되고, 구리, 니켈 등의 금속분, 금속 섬유여도 되며, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리싸이오펜, 폴리아세틸렌, 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 고분자를 이용해도 된다.There is no restriction|limiting in particular as a conductive support agent, What is known as a general conductive support agent can be used. For example, electron conductive materials such as graphite such as natural graphite and artificial graphite, carbon black such as acetylene black, Ketjen black, and furnace black, amorphous carbon such as needle coke, vapor-grown carbon fiber or carbon nanotube, etc. A carbonaceous material such as carbon fibers, graphene, or fullerene may be used, a metal powder such as copper or nickel may be used, or a metal fiber may be used, and a conductive polymer such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, or polyphenylene derivative may be used. .
본 발명에 있어서, 활물질과 도전 조제를 병용하는 경우, 상기의 도전 조제 중, 전지를 충방전했을 때에 Li의 삽입과 방출이 일어나지 않고, 활물질로서 기능하지 않는 것을 도전 조제로 한다. 따라서, 도전 조제 중에서도, 전지를 충방전했을 때에 활물질층 중에 있어서 활물질로서 기능할 수 있는 것은, 도전 조제가 아닌 활물질로 분류한다. 전지를 충방전했을 때에 활물질로서 기능하는지 아닌지는, 일의적이 아니라, 활물질과의 조합에 의하여 결정된다.In this invention, when using an active material and a conductive support agent together, insertion and discharge|release of Li do not occur when a battery is charged/discharged among said conductive support agents, and let the thing which does not function as an active material make it a conductive support agent. Therefore, among the conductive aids, those that can function as an active material in the active material layer when the battery is charged and discharged are classified as active materials other than conductive aids. When a battery is charged and discharged, whether or not it functions as an active material is not unique, but is determined by the combination with an active material.
도전 조제는, 1종을 혼합해도 되고, 2종 이상을 혼합해도 된다.A conductive support agent may mix 1 type and may mix 2 or more types.
도전 조제의 형상은, 특별히 제한되지 않지만, 입자상이 바람직하다.Although the shape in particular of a conductive support agent is not restrict|limited, A particulate form is preferable.
도전 조제의, 전극 활물질층 중에 있어서의 함유량은 특별히 제한되지 않고, 고형분 100질량%에 있어서, 0.1~15질량%인 것이 바람직하고, 0.5~12질량%가 보다 바람직하며, 1~10질량%인 것이 더 바람직하다.Content in particular in the electrode active material layer of a conductive support agent is not restrict|limited, In 100 mass % of solid content, it is preferable that it is 0.1-15 mass %, 0.5-12 mass % is more preferable, It is 1-10 mass % it is more preferable
(리튬염)(Lithium salt)
공정 (2)에서는, 리튬염(지지 전해질)을 이용해도 된다.In the step (2), a lithium salt (supporting electrolyte) may be used.
리튬염으로서는, 통상 이 종류의 제품에 이용되는 리튬염이 바람직하고, 특별히 제한은 없으며, 예를 들면, 일본 공개특허공보 2015-088486호의 단락 0082~0085에 기재된 리튬염이 바람직하다.As a lithium salt, the lithium salt normally used for this kind of product is preferable, and there is no restriction|limiting in particular, For example, the lithium salt of Paragraph 0082 - 0085 of Unexamined-Japanese-Patent No. 2015-088486 is preferable.
본 발명의 전고체 이차 전지용 시트가 리튬염을 포함하는 경우, 리튬염의 함유량은, 황화물계 무기 고체 전해질 100질량부에 대하여, 0.1질량부 이상이 바람직하고, 5질량부 이상이 보다 바람직하다. 상한으로서는, 50질량부 이하가 바람직하고, 20질량부 이하가 보다 바람직하다.When the sheet for all-solid secondary batteries of the present invention contains a lithium salt, the content of the lithium salt is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more, with respect to 100 parts by mass of the sulfide-based inorganic solid electrolyte. As an upper limit, 50 mass parts or less are preferable, and 20 mass parts or less are more preferable.
(분산매)(dispersion medium)
공정 (2)에서는 분산매(분산 매체)를 이용해도 되고, 상기의 각 성분을 분산 또는 용해시키는 것이면 되며, 입자상 유기 성분 및 고체 입자를 분산시키는 것이 바람직하다. 분산매로서는, 예를 들면, 각종 유기 용매를 들 수 있다. 유기 용매로서는, 알코올 화합물, 에터 화합물, 아마이드 화합물, 아민 화합물, 케톤 화합물, 방향족 화합물, 지방족 화합물, 나이트릴 화합물, 에스터 화합물 등의 각 용매를 들 수 있다.In the step (2), a dispersion medium (dispersion medium) may be used, and each of the above components may be dispersed or dissolved, and it is preferable to disperse the particulate organic component and solid particles. As a dispersion medium, various organic solvents are mentioned, for example. As an organic solvent, each solvent, such as an alcohol compound, an ether compound, an amide compound, an amine compound, a ketone compound, an aromatic compound, an aliphatic compound, a nitrile compound, and an ester compound, is mentioned.
상기 각 용매의 구체예를 이하에 나타낸다.The specific example of each said solvent is shown below.
알코올 화합물로서는, 예를 들면, 메틸알코올, 에틸알코올, 1-프로필알코올, 2-프로필알코올, 2-뷰탄올, 에틸렌글라이콜, 프로필렌글라이콜, 글리세린, 1,6-헥세인다이올, 사이클로헥세인다이올, 소비톨, 자일리톨, 2-메틸-2,4-펜테인다이올, 1,3-뷰테인다이올, 1,4-뷰테인다이올을 들 수 있다.Examples of the alcohol compound include methyl alcohol, ethyl alcohol, 1-propyl alcohol, 2-propyl alcohol, 2-butanol, ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, 1,6-hexanediol, cyclohexanediol, sorbitol, xylitol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 1,3-butanediol, and 1,4-butanediol.
에터 화합물로서는, 알킬렌글라이콜알킬에터(에틸렌글라이콜모노메틸에터, 에틸렌글라이콜모노뷰틸에터, 다이에틸렌글라이콜, 다이프로필렌글라이콜, 프로필렌글라이콜모노메틸에터, 다이에틸렌글라이콜모노메틸에터, 트라이에틸렌글라이콜, 폴리에틸렌글라이콜, 다이프로필렌글라이콜모노메틸에터, 트라이프로필렌글라이콜모노메틸에터, 다이에틸렌글라이콜모노뷰틸에터 등), 다이알킬에터(다이메틸에터, 다이에틸에터, 다이아이소프로필에터, 다이뷰틸에터 등), 환상 에터(테트라하이드로퓨란, 다이옥세인(1,2-, 1,3- 및 1,4-의 각 이성체를 포함한다) 등)를 들 수 있다.As the ether compound, alkylene glycol alkyl ether (ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol, dipropylene glycol, propylene glycol monomethyl ether) , diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol, polyethylene glycol, dipropylene glycol monomethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monobutyl ethers), dialkyl ethers (dimethyl ether, diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, etc.), cyclic ethers (tetrahydrofuran, dioxane (1,2-, 1,3) - and each isomer of 1,4-) etc.) are mentioned.
아마이드 화합물로서는, 예를 들면, N,N-다이메틸폼아마이드, N-메틸-2-피롤리돈, 2-피롤리딘온, 1,3-다이메틸-2-이미다졸리딘온, ε-카프로락탐, 폼아마이드, N-메틸폼아마이드, 아세트아마이드, N-메틸아세트아마이드, N,N-다이메틸아세트아마이드, N-메틸프로페인아마이드, 헥사메틸포스포릭 트라이아마이드 등을 들 수 있다.As the amide compound, for example, N,N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, ε-capro lactam, formamide, N-methylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpropanamide, hexamethylphosphoric triamide, and the like.
아민 화합물로서는, 예를 들면, 트라이에틸아민, 다이아이소프로필에틸아민, 트라이뷰틸아민 등을 들 수 있다.Examples of the amine compound include triethylamine, diisopropylethylamine, and tributylamine.
케톤 화합물로서는, 예를 들면, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸아이소뷰틸케톤, 사이클로헥산온, 다이아이소뷰틸케톤 등을 들 수 있다.Examples of the ketone compound include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, and diisobutyl ketone.
방향족 화합물로서는, 예를 들면, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화 수소 화합물을 들 수 있다.As an aromatic compound, aromatic hydrocarbon compounds, such as benzene, toluene, and xylene, are mentioned, for example.
지방족 화합물로서는, 예를 들면, 헥세인, 헵테인, 옥테인, 데케인 등의 지방족 탄화 수소 화합물을 들 수 있다.Examples of the aliphatic compound include aliphatic hydrocarbon compounds such as hexane, heptane, octane, and decane.
나이트릴 화합물로서는, 예를 들면, 아세토나이트릴, 프로피오나이트릴, 아이소뷰티로나이트릴 등을 들 수 있다.As a nitrile compound, acetonitrile, propionitrile, isobutyronitrile etc. are mentioned, for example.
에스터 화합물로서는, 예를 들면, 아세트산 에틸, 아세트산 뷰틸, 아세트산 프로필, 뷰티르산 뷰틸, 펜탄산 뷰틸 등을 들 수 있다.Examples of the ester compound include ethyl acetate, butyl acetate, propyl acetate, butyl butyrate, and butyl pentanoate.
비수계 분산매로서는, 상기 방향족 화합물, 지방족 화합물 등을 들 수 있다.As a non-aqueous dispersion medium, the said aromatic compound, an aliphatic compound, etc. are mentioned.
본 발명에 있어서는, 그중에서도, 에터 화합물, 케톤 화합물, 방향족 화합물, 지방족 화합물, 에스터 화합물이 바람직하고, 케톤 화합물이 보다 바람직하다.In this invention, especially, an ether compound, a ketone compound, an aromatic compound, an aliphatic compound, and an ester compound are preferable, and a ketone compound is more preferable.
분산매는 상압(1기압)에서의 비점이 50℃ 이상인 것이 바람직하고, 70℃ 이상인 것이 보다 바람직하다. 상한은 250℃ 이하인 것이 바람직하고, 220℃ 이하인 것이 더 바람직하다.It is preferable that the boiling point in normal pressure (1 atm) of a dispersion medium is 50 degreeC or more, and, as for the dispersion medium, it is more preferable that it is 70 degreeC or more. It is preferable that it is 250 degrees C or less, and, as for an upper limit, it is more preferable that it is 220 degrees C or less.
상기 분산매는, 1종을 혼합해도 되고, 2종 이상을 혼합해도 된다.The said dispersion medium may mix 1 type and may mix 2 or more types.
본 발명에 있어서, 본 발명에 이용되는 혼합물 중의, 분산매의 함유량은, 특별히 제한되지 않고 적절하게 설정할 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 이용되는 혼합물 중, 20~99질량%가 바람직하고, 25~70질량%가 보다 바람직하며, 30~60질량%가 특히 바람직하다.In this invention, content in particular of a dispersion medium in the mixture used for this invention is not restrict|limited, It can set suitably. For example, in the mixture used for this invention, 20-99 mass % is preferable, 25-70 mass % is more preferable, 30-60 mass % is especially preferable.
(다른 첨가제)(other additives)
공정 (2)에 있어서, 상기 각 성분 이외의 다른 성분으로서, 적절하게, 소포제, 레벨링제, 탈수제, 산화 방지제 등을 이용할 수 있다. 이온 액체는, 이온 전도도를 보다 향상시키기 위하여 함유되는 것이며, 공지의 것을 특별히 제한되지 않고 이용할 수 있다. 또, 상기 입자상 폴리머 이외의 폴리머, 통상 이용되는 결착제 등을 이용해도 된다.In a process (2), as another component other than each said component, an antifoamer, a leveling agent, a dehydrating agent, antioxidant, etc. can be used suitably. The ionic liquid is contained in order to further improve ionic conductivity, and a well-known thing in particular can be used without restrict|limiting. Moreover, you may use polymers other than the said particulate-form polymer, a binder normally used, etc.
[전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법][Method for producing sheet for all-solid-state secondary battery]
이하, 본 발명의 전고체 이차 전지용 시트의 바람직한 제조 방법에 포함되는 각 공정에 대하여 설명한다.Hereinafter, each process included in the preferable manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries of this invention is demonstrated.
<공정 (1)><Process (1)>
이 공정에서는, 황화물계 무기 고체 전해질을 예를 들면, 메커니컬 밀링의 시간을 조절함으로써, 체적 평균 입자경 1.0μm 이하의 황화물계 무기 고체 전해질을 얻을 수 있다. 또, 황화물계 무기 고체 전해질을, 예를 들면, 황화물계 무기 고체 전해질이 열화되지 않는 용매(황화물계 무기 고체 전해질과 반응하기 어려운 분산매)를 첨가하고, 또한 분쇄 미디어의 직경 및 회전수와 시간을 조정하여, 메커니컬 밀링을 행하여, 분쇄함으로써 체적 평균 입자경을 1.0μm 이하로 할 수 있다. 이용하는 황화물계 무기 고체 전해질은, 입수 가능한 것을 이용해도 되고, 예를 들면, 상술한 황화 리튬(Li2S) 및 황화 인 등의 원료로 합성해도 된다.In this step, a sulfide-based inorganic solid electrolyte having a volume average particle diameter of 1.0 µm or less can be obtained by, for example, adjusting the mechanical milling time of the sulfide-based inorganic solid electrolyte. In addition, to the sulfide-based inorganic solid electrolyte, for example, a solvent in which the sulfide-based inorganic solid electrolyte does not deteriorate (a dispersion medium that does not readily react with the sulfide-based inorganic solid electrolyte) is added, and the diameter, rotation speed and time of the grinding media are also adjusted. Adjustment, mechanical milling, and grinding|pulverization can make a volume average particle diameter into 1.0 micrometer or less. As the sulfide-based inorganic solid electrolyte to be used, an available one may be used, and for example, it may be synthesized from raw materials such as lithium sulfide (Li 2 S) and phosphorus sulfide described above.
황화물계 무기 고체 전해질의 체적 평균 입자경은 하기 실시예의 항에 기재하는 방법에 의하여 측정할 수 있다.The volume average particle diameter of the sulfide-based inorganic solid electrolyte can be measured by the method described in the section of Examples below.
공정 (2)에 이용하는 (공정 (1)에서 조정되는)황화물계 무기 고체 전해질의 체적 평균 입자경은, 입자 간의 공극을 적게 하여 저항을 저감시키기 위하여, 0.8μm 이하가 바람직하고, 0.7μm 이하가 보다 바람직하다. 체적 평균 입자경의 하한은, 특별히 제한되지 않지만, 실제적으로는 0.01μm 이상인 것이 바람직하고, 0.02μm 이상이 보다 바람직하며, 0.05μm 이상이 보다 바람직하고, 0.1μm 이상이 보다 바람직하며, 0.3μm 이상이 더 바람직하다.The volume average particle diameter of the sulfide-based inorganic solid electrolyte (adjusted in the step (1)) used in the step (2) is preferably 0.8 μm or less, and more preferably 0.7 μm or less in order to reduce the resistance by reducing the voids between the particles. desirable. Although the lower limit in particular of a volume average particle diameter is not restrict|limited, Actually, it is preferable that it is 0.01 micrometer or more, 0.02 micrometer or more is more preferable, 0.05 micrometer or more is more preferable, 0.1 micrometer or more is more preferable, 0.3 micrometer or more more preferably.
황화물계 무기 고체 전해질의 체적 평균 입자경을 1.0μm로 함으로써, 고체 전해질 입자 간의 공극을 적게 할 수 있다. 전고체 이차 전지가, 고체 전해질 입자가 조밀하게 충전된 고체 전해질층을 구비함으로써, 리튬 덴드라이트에 의한 단락(短絡)을 발생하기 어렵게 할 수 있다. 한편, 전고체 이차 전지가, 고체 전해질 입자가 조밀하게 충전된 전극 활물질층을 구비함으로써, 이온 전도성을 향상시킬 수 있다.By setting the volume average particle diameter of the sulfide-based inorganic solid electrolyte to 1.0 µm, it is possible to reduce the voids between the solid electrolyte particles. When an all-solid-state secondary battery is equipped with the solid electrolyte layer in which the solid electrolyte particle was densely filled, it can make it difficult to generate|occur|produce the short circuit by lithium dendrite. On the other hand, when the all-solid-state secondary battery includes the electrode active material layer in which the solid electrolyte particles are densely filled, ion conductivity can be improved.
<공정 (2)><Process (2)>
본 발명의 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법에서는, 상술한 입자상 유기 성분 및 상기 공정에서 얻은 체적 평균 입자경 1.0μm 이하의 황화물계 무기 고체 전해질을, 상기 입자상 유기 성분의 함유량이, 상기 황화물계 무기 고체 전해질 및 상기 입자상 유기 성분의 합계의 함유량 중, 15질량% 이하, 바람직하게는 10질량% 이하가 되도록 혼합하는 공정을 행한다.In the method for producing a sheet for an all-solid secondary battery of the present invention, in the particulate organic component and the sulfide-based inorganic solid electrolyte having a volume average particle diameter of 1.0 µm or less obtained in the above step, the content of the particulate organic component is the sulfide-based inorganic solid A step of mixing is performed so that the content of the total of the electrolyte and the particulate organic component is 15% by mass or less, preferably 10% by mass or less.
이 공정은, 통상, 상기 혼합비로, 황화물계 무기 고체 전해질과 입자상 유기 성분을 혼합하여, 혼합물을 조제한다.In this step, the mixture is usually prepared by mixing the sulfide-based inorganic solid electrolyte and the particulate organic component at the above mixing ratio.
상기 혼합비의 하한은, 0질량%를 초과하는 한 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 0.1질량% 이상으로 할 수 있으며, 0.5질량% 이상이 바람직하다.The lower limit of the mixing ratio is not particularly limited as long as it exceeds 0 mass %, for example, it can be 0.1 mass % or more, and 0.5 mass % or more is preferable.
공정 (2)에서는, 황화물계 무기 고체 전해질, 입자상 유기 성분, 나아가서는 적절하게, 활물질, 분산매, 리튬염, 임의의 다른 성분을, 예를 들면 통상 이용하는 각종 혼합기로 혼합함으로써, 혼합물(바람직하게는 조성물, 보다 바람직하게는 분산매를 함유하는 슬러리)을 얻을 수 있다.In the step (2), the sulfide-based inorganic solid electrolyte, the particulate organic component, and further suitably the active material, the dispersion medium, the lithium salt, and any other components are mixed with, for example, various mixers commonly used to obtain a mixture (preferably composition, more preferably a slurry containing a dispersion medium) can be obtained.
혼합하는 활물질로서는, 시트의 형태에 따라 적절하게 선택되지만, 부극 활물질은, 전지 용량의 점에서, 규소 원소 또는 주석 원소를 포함하는 활물질이 바람직하다.The active material to be mixed is appropriately selected depending on the shape of the sheet, but the negative electrode active material is preferably an active material containing elemental silicon or elemental tin from the viewpoint of battery capacity.
혼합 방법은 특별히 제한되지 않고, 일괄적으로 혼합해도 되고, 순차 혼합해도 된다. 혼합하는 환경은 특별히 제한되지 않지만, 건조 공기하 또는 불활성 가스하 등을 들 수 있다.The mixing method in particular is not restrict|limited, You may mix collectively and you may mix sequentially. Although the environment in particular for mixing is not restrict|limited, Under dry air, under an inert gas, etc. are mentioned.
활물질의 혼합량은, 특별히 제한되지 않지만, 상술한 활물질층 중에 있어서의 함유량과 동일한 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 리튬염의 혼합량은, 특별히 제한되지 않지만, 상술한, 전고체 이차 전지용 시트 중에 있어서의 함유량과 동일한 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 분산매의 혼합량은 특별히 제한되지 않지만, 상술한 혼합물 중의 함유량과 동일한 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 다른 성분의 혼합량은 적절하게 결정된다.Although the mixing amount in particular of an active material is not restrict|limited, It is preferable to set in the range same as content in the active material layer mentioned above. Although the mixing amount in particular of a lithium salt is not restrict|limited, It is preferable to set in the range similar to content in the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries mentioned above. Although the mixing amount in particular of a dispersion medium is not restrict|limited, It is preferable to set in the range same as content in the above-mentioned mixture. The mixing amount of the other components is appropriately determined.
<공정 (3)><Process (3)>
본 발명의 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법은, 상기 입자상 유기 성분의 유리 전이 온도보다 20℃ 이상 높고, 상기 입자상 유기 성분의 분해 온도 미만의 온도에 있어서, 상기 입자상 유기 성분의 탄성률의 1/10보다 높은 압력으로, 상기 혼합물을 가압하는 공정을 행한다.In the method for manufacturing a sheet for an all-solid secondary battery of the present invention, at a temperature 20° C. or more higher than the glass transition temperature of the particulate organic component and lower than the decomposition temperature of the particulate organic component, 1/10 of the elastic modulus of the particulate organic component A step of pressurizing the mixture at a higher pressure is performed.
상기 가열 온도는, 상기 입자상 유기 성분의 유리 전이 온도보다 30℃ 이상 높은 것이 바람직하고, 40℃ 이상 높은 것이 보다 바람직하며, 50℃ 이상 높은 것이 더 바람직하다. 한편, 가열 온도의 상한은, 분해 온도 미만이면 되지만, 분해 온도보다 10℃ 이상 낮은 온도가 바람직하고, 분해 온도보다 20℃ 이상 낮은 온도가 보다 바람직하다.The heating temperature is preferably 30°C or higher higher than the glass transition temperature of the particulate organic component, more preferably 40°C or higher, and still more preferably 50°C or higher. On the other hand, although the upper limit of the heating temperature may be less than the decomposition temperature, a
또, 상기 압력은, 상기 입자상 유기 성분의 탄성률의 1/7보다 높은 것이 바람직하고, 1/6보다 높은 것이 보다 바람직하며, 1/5보다 높은 것이 보다 바람직하고, 1/4보다 높은 것이 보다 바람직하며, 1/3보다 높은 것이 더 바람직하다. 한편, 압력의 상한값은, 특별히 제한되지 않지만, 통상, 1500MPa 이하로 설정되며, 1200MPa 이하가 바람직하고, 1000MPa 이하가 보다 바람직하다.Further, the pressure is preferably higher than 1/7 of the elastic modulus of the particulate organic component, more preferably higher than 1/6, more preferably higher than 1/5, and more preferably higher than 1/4. and more preferably higher than 1/3. On the other hand, the upper limit of the pressure is not particularly limited, but is usually set to 1500 MPa or less, preferably 1200 MPa or less, and more preferably 1000 MPa or less.
상기 범위의 가열 온도에서 가압함으로써, 입자상 유기 성분이 유연해져, 황화물계 무기 고체 전해질과의 결착성이 향상되고, 또한, 황화물계 무기 고체 전해질 간의 이온 전도를 저해하지 않아, 강고한 고체 전해질층 또는 전극 활물질층을 형성할 수 있다고 생각된다. 이로써, 고체 전해질층의 저항의 저감을 실현할 수 있으며, 전극 활물질층 중, 활물질의 체적 팽창에 의한 공극 생성을 억제할 수 있어, 전지 성능을 향상시킬 수 있다고 생각된다.By pressurizing at a heating temperature in the above range, the particulate organic component becomes soft, the binding property with the sulfide-based inorganic solid electrolyte is improved, and ion conduction between the sulfide-based inorganic solid electrolyte is not inhibited, and a strong solid electrolyte layer or It is thought that an electrode active material layer can be formed. Thereby, it is thought that reduction of the resistance of a solid electrolyte layer can be implement|achieved, the formation of voids by volume expansion of an active material in an electrode active material layer can be suppressed, and battery performance can be improved.
상기 가열 온도에서 가압하는 방법은, 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 열프레스기, 핫플레이트 등을 이용한 방법을 들 수 있다. 가압 시간은, 예를 들면, 3~30분으로 할 수 있다.The method of pressurizing at the said heating temperature is not restrict|limited in particular, For example, the method using a hot press machine, a hot plate, etc. is mentioned. Pressurization time can be made into 3 to 30 minutes, for example.
본 발명의 전고체 이차 전지의 제조 방법에 있어서, 본 발명에 이용되는 혼합물이, 분산매를 함유하는 경우, 상기 가압하는 공정 전에, 분산매를 포함하는 상기 혼합물을 가열 건조하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 상기 혼합물(슬러리 등)을 기재(基材) 혹은 집전체 상(다른 층을 개재하고 있어도 된다.)에 도포하고, 분산매를 건조시켜 고체 상태(도포 건조층)로 한 후, 상기 온도 범위에서 가압한다.In the manufacturing method of the all-solid-state secondary battery of this invention, when the mixture used for this invention contains a dispersion medium, it is preferable to heat-dry the said mixture containing a dispersion medium before the said pressurizing process. Specifically, the mixture (slurry, etc.) is applied to a substrate or on a current collector (another layer may be interposed therebetween), the dispersion medium is dried to obtain a solid state (application dried layer), and then Pressurized in a temperature range.
상기 혼합물의 도포 방법은 특별히 제한되지 않고, 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들면, 도포(바람직하게는 습식 도포), 스프레이 도포, 스핀 코트 도포, 딥 코트 도포, 슬릿 도포, 스트라이프 도포, 바 코트 도포를 들 수 있다.The method for applying the mixture is not particularly limited and may be appropriately selected. For example, application|coating (preferably wet application|coating), spray application|coating, spin coat application|coating, dip coat application|coating, slit application|coating, stripe application|coating, and bar coat application|coating are mentioned.
상기 혼합물이 분산매를 포함하는 경우, 분산매의 건조 온도는 특별히 제한되지 않는다. 하한은 30℃ 이상이 바람직하고, 60℃ 이상이 보다 바람직하며, 80℃ 이상이 더 바람직하다. 상한은, 300℃ 이하가 바람직하고, 250℃ 이하가 보다 바람직하며, 200℃ 이하가 더 바람직하다.When the mixture includes a dispersion medium, the drying temperature of the dispersion medium is not particularly limited. The lower limit is preferably 30°C or higher, more preferably 60°C or higher, and still more preferably 80°C or higher. 300 degrees C or less is preferable, as for an upper limit, 250 degrees C or less is more preferable, and 200 degrees C or less is still more preferable.
본 발명에 있어서, 상기 슬러리 도포 후의 건조 공정에서 분산매를 완전히 제거하지 않는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 얻어진 혼합물에 대하여 분산매가 완전히 제거되지 않도록 가열하여, 얻어진 도포 건조층을 가압하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable not to completely remove the dispersion medium in the drying step after application of the slurry. Specifically, it is preferable to heat the obtained mixture so that the dispersion medium is not completely removed to pressurize the obtained coating dried layer.
이때의 도포 건조층 중의 분산매의 잔류량은, 특별히 제한되지 않지만, 10~2000ppm인 것이 바람직하고, 10~1500ppm인 것이 보다 바람직하며, 10~1000ppm인 것이 보다 바람직하고, 10~500ppm인 것이 더 바람직하며, 10~200ppm인 것이 특히 바람직하다. 분산매를 완전히 제거하지 않은 상태에서 상기 공정 (3)을 행함으로써, 보다 고체 입자 간의 결착성을 향상시킬 수 있다.The residual amount of the dispersion medium in the coating dry layer at this time is not particularly limited, but it is preferably 10 to 2000 ppm, more preferably 10 to 1500 ppm, more preferably 10 to 1000 ppm, still more preferably 10 to 500 ppm, , It is especially preferable that it is 10-200 ppm. By carrying out the said process (3) in the state which has not removed the dispersion medium completely, binding property between solid particles can be improved more.
상술한 바와 같이 하여 분산매를 잔존시킨 도포 건조층을 가압한다. 도포 건조층과 기재 혹은 집전체를 갖는 시트를, 핫플레이트 및 열프레스기를 이용하여 가압을 행하는 경우, 기재 혹은 집전체가 핫플레이트와 접하도록 하여 상기 시트를 핫플레이트에 올리고, 핫플레이트 상에서 분산매를 건조시켜 도포 건조층을 형성하여, 열프레스기에 의하여 프레스해도 된다. 이 경우의 가열 시간은, 예를 들면, 1~30분으로 할 수 있으며, 가압 시간은, 예를 들면, 1~30분으로 할 수 있다. 또한, 열프레스기는 미리 핫플레이트의 가열 온도와 동일한 온도로 하여 가압하는 것이 바람직하다.As described above, the applied dry layer in which the dispersion medium remained is pressurized. When the sheet having the applied dry layer and the substrate or current collector is pressed using a hot plate or a hot press machine, the sheet is placed on the hot plate with the substrate or the current collector in contact with the hot plate, and the dispersion medium is applied on the hot plate. You may dry it to form an application|coating dry layer, and you may press with a hot press machine. The heating time in this case can be made into 1 to 30 minutes, for example, and the pressurization time can be made into 1 to 30 minutes, for example. In addition, it is preferable to pressurize the hot press machine by setting it to the same temperature as the heating temperature of a hotplate in advance.
본 발명의 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법에 의하여, 결착성이 우수한 전고체 이차 전지용 시트이며, 전고체 이차 전지의 구성층으로서 이용함으로써 우수한 전지 특성을 나타내는 전고체 이차 전지를 실현할 수 있다. 그 이유는 확실하지 않지만, 이하와 같이 추정된다.By the manufacturing method of the all-solid-state secondary battery sheet of this invention, it is an all-solid-state secondary battery sheet excellent in binding property, and by using it as a structural layer of an all-solid-state secondary battery, an all-solid-state secondary battery which shows excellent battery characteristics can be implement|achieved. Although the reason is not certain, it is estimated as follows.
본 발명에 이용되는 혼합물이, 입자상 유기 성분을, 체적 평균 입자경 1.0μm 이하의 황화물계 무기 고체 전해질 및 입자상 유기 성분의 합계의 함유량 중, 15질량% 이하로 함유함으로써, 이 혼합물이 분산매를 포함하는 상태이더라도, 분산매가 적절하게 입자상 유기 성분을 연화하여, 황화물계 무기 고체 전해질 간의 접촉을 양호하게 하기 때문에, 고체 입자끼리의 응집을 억제할 수 있다고 생각된다. 또한, 이 혼합물을 이용하여, 상술한 가압 공정에 의하여, 입자상 유기 성분의 분해를 억제하고, 또, 입자상 유기 성분에 유연성을 부여하여, 고체 입자 간의 결착성을 높인 시트를 얻을 수 있다고 생각된다. 체적 평균 입자경 1.0μm 이하의 황화물계 무기 고체 전해질을 포함하는 고체 입자 간의 결착성을 높임으로써, 단락을 억제할 수 있고, 또, 활물질의 팽창 수축 시에 생성되는 공극의 생성을 억제할 수 있기 때문에, 전고체 이차 전지의 사이클 특성 및 레이트 특성을 향상시킬 수 있다고 생각된다.When the mixture used in the present invention contains the particulate organic component in an amount of 15% by mass or less of the total content of the sulfide-based inorganic solid electrolyte having a volume average particle diameter of 1.0 μm or less and the particulate organic component, the mixture contains a dispersion medium Even in the state, the dispersion medium appropriately softens the particulate organic component and improves the contact between the sulfide-based inorganic solid electrolyte, so it is thought that aggregation of solid particles can be suppressed. Further, it is thought that, by using this mixture, a sheet having improved binding property between solid particles by suppressing decomposition of the particulate organic component and imparting flexibility to the particulate organic component by the above-mentioned pressing step can be obtained. By improving the binding property between the solid particles containing the sulfide-based inorganic solid electrolyte having a volume average particle diameter of 1.0 μm or less, short circuit can be suppressed, and the formation of voids generated during expansion and contraction of the active material can be suppressed. , it is considered that the cycle characteristics and rate characteristics of the all-solid-state secondary battery can be improved.
[전고체 이차 전지의 제조 방법][Method for manufacturing all-solid-state secondary battery]
본 발명의 전고체 이차 전지의 제조 방법은, 구성층 중 적어도 1층으로서 본 발명의 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법에 의하여 얻어지는 전고체 이차 전지용 시트를 장착하는 것 이외에는, 통상의 방법에 의하여 제조할 수 있다. 이로써, 우수한 전지 성능을 나타내는 전고체 이차 전지를 제조할 수 있다. 이하, 상세하게 설명한다.The manufacturing method of the all-solid-state secondary battery of this invention is manufactured by a normal method except for attaching the sheet for all-solid-state secondary batteries obtained by the manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries of this invention as at least one layer among the structural layers. can do. Thereby, the all-solid-state secondary battery which shows excellent battery performance can be manufactured. Hereinafter, it demonstrates in detail.
예를 들면, 정극 집전체인 금속박 상에, 정극용 재료(정극층용 조성물)로서, 정극 활물질을 함유하는 통상의 고체 전해질 조성물을 도포하고 정극 활물질층을 형성하여, 정극 시트를 제작한다. 이어서, 이 정극 활물질층 위에, 본 발명의 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법에 의하여 얻은 고체 전해질층용 시트(고체 전해질층)를 중첩한다. 또한, 고체 전해질층 위에, 부극용 재료(부극층용 조성물)로서, 부극 활물질을 함유하는 통상의 고체 전해질 조성물을 도포하여, 부극 활물질층을 형성한다. 부극 활물질층 위에, 부극 집전체(금속박)를 중첩함으로써, 정극 활물질층과 부극 활물질층의 사이에 고체 전해질층이 끼워진 구조의 전고체 이차 전지를 얻을 수 있다. 이것을 케이스에 봉입하여 원하는 전고체 이차 전지로 할 수도 있다.For example, on the metal foil which is a positive electrode current collector, as a material for positive electrodes (composition for positive electrode layer), a normal solid electrolyte composition containing a positive electrode active material is apply|coated, a positive electrode active material layer is formed, and a positive electrode sheet is produced. Next, on this positive electrode active material layer, the sheet|seat for solid electrolyte layers (solid electrolyte layer) obtained by the manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries of this invention is superposed. Moreover, on the solid electrolyte layer, as a material for negative electrodes (composition for negative electrode layers), a normal solid electrolyte composition containing a negative electrode active material is apply|coated, and a negative electrode active material layer is formed. By superposing a negative electrode current collector (metal foil) on the negative electrode active material layer, an all-solid-state secondary battery having a structure in which a solid electrolyte layer is sandwiched between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer can be obtained. This can also be enclosed in a case and it can also be set as a desired all-solid-state secondary battery.
또, 각층(各層)의 형성 방법을 반대로 하여, 부극 집전체 상에, 부극 활물질층, 고체 전해질층 및 정극 활물질층을 형성하고, 정극 집전체를 중첩하여, 전고체 이차 전지를 제조할 수도 있다.In addition, by reversing the formation method of each layer, the negative electrode active material layer, the solid electrolyte layer and the positive electrode active material layer are formed on the negative electrode current collector, and the positive electrode current collector is overlapped to produce an all-solid-state secondary battery. .
다른 방법으로서, 다음의 방법을 들 수 있다. 즉, 본 발명의 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법에 의하여, 집전체 상에 정극 활물질층을 갖는 정극 시트, 기재 상에 고체 전해질층을 갖는 고체 전해질층용 시트, 및, 집전체 상에 부극 활물질층을 갖는 부극 시트를 제작한다. 정극 시트 및 부극 시트 중 어느 일방의 활물질층 위에, 고체 전해질층용 시트를 활물질층과 고체 전해질층이 접하도록 중첩한다. 기재를 박리한 후, 고체 전해질층 위에, 정극 시트 및 부극 시트의 타방을, 고체 전해질층과 활물질층이 접하도록 적층한다. 이와 같이 하여, 전고체 이차 전지를 제조할 수 있다.As another method, the following method is mentioned. That is, according to the manufacturing method of the sheet for an all-solid-state secondary battery of the present invention, a positive electrode sheet having a positive electrode active material layer on a current collector, a solid electrolyte layer sheet having a solid electrolyte layer on a substrate, and a negative electrode active material layer on the current collector A negative electrode sheet having a On the active material layer of either one of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, the sheet for a solid electrolyte layer is overlapped so that the active material layer and the solid electrolyte layer are in contact. After peeling a base material, on the solid electrolyte layer, the other of a positive electrode sheet and a negative electrode sheet is laminated|stacked so that a solid electrolyte layer and an active material layer may contact. In this way, an all-solid-state secondary battery can be manufactured.
또 다른 방법으로서, 다음의 방법을 들 수 있다. 즉, 본 발명의 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법에 의하여, 집전체 상에 정극 활물질층을 갖는 정극 시트, 기재 상에 고체 전해질층을 갖는 고체 전해질층용 시트, 및, 집전체 상에 부극 활물질층을 갖는 부극 시트를 제작한다. 또한, 정극 시트 및 부극 시트 사이에, 기재로부터 박리한 고체 전해질층을 끼우도록 적층한다. 이와 같이 하여, 전고체 이차 전지를 제조할 수 있다.As another method, the following method is mentioned. That is, according to the manufacturing method of the sheet for an all-solid-state secondary battery of the present invention, a positive electrode sheet having a positive electrode active material layer on a current collector, a solid electrolyte layer sheet having a solid electrolyte layer on a substrate, and a negative electrode active material layer on the current collector A negative electrode sheet having a Moreover, it laminates|stacks so that the solid electrolyte layer peeled from a base material may be pinched|interposed between a positive electrode sheet and a negative electrode sheet. In this way, an all-solid-state secondary battery can be manufactured.
전고체 이차 전지를 제작한 후에, 전고체 이차 전지를 가압하는 것이 바람직하다. 또, 각층을 적층한 상태에서 가압하는 것도 바람직하다. 가압 방법으로서는 유압 실린더 열프레스기 등을 들 수 있다. 가압력으로서는 특별히 제한되지 않고, 일반적으로는 5~1500MPa의 범위인 것이 바람직하다.After producing the all-solid-state secondary battery, it is preferable to pressurize the all-solid-state secondary battery. Moreover, it is also preferable to pressurize in the state which laminated|stacked each layer. As a pressurization method, a hydraulic cylinder hot press machine etc. are mentioned. It does not restrict|limit especially as a pressing force, Generally, it is preferable that it is the range of 5-1500 MPa.
가압 중의 분위기로서는 특별히 제한되지 않고, 대기하, 건조 공기하(노점 -20℃ 이하), 불활성 가스 중(예를 들면 아르곤 가스 중, 헬륨 가스 중, 질소 가스 중) 등 어느 것이어도 된다.The atmosphere during pressurization is not particularly limited, and may be any of atmospheric conditions, dry air (dew point -20°C or less), and inert gas (eg, argon gas, helium gas, nitrogen gas).
프레스 시간은 단시간(예를 들면 수시간 이내)에 높은 압력을 가해도 되고, 장시간(1일 이상) 동안 중간 정도의 압력을 가해도 된다. 전고체 이차 전지용 시트 이외에, 예를 들면 전고체 이차 전지의 경우에는, 중간 정도의 압력을 계속 가하기 위하여, 전고체 이차 전지의 구속구(具)(나사 체결압 등)를 이용할 수도 있다.For the press time, high pressure may be applied for a short time (eg, within several hours), or medium pressure may be applied for a long time (one day or more). In addition to the all-solid-state secondary battery sheet, for example, in the case of an all-solid-state secondary battery, in order to continue to apply a medium pressure, a restraint tool (screw clamping pressure, etc.) of the all-solid-state secondary battery may be used.
프레스압은 시트면 등의 피압부에 대하여 균일해도 되고 다른 압이어도 된다.The press pressure may be uniform with respect to a portion to be pressed such as a sheet surface, or may be different pressures.
프레스압은 피압부의 면적 또는 막두께에 따라 변화시킬 수 있다. 또 동일 부위를 단계적으로 다른 압력으로 변경할 수도 있다.The press pressure can be changed according to the area or film thickness of the part to be pressed. It is also possible to change the same area to different pressures step by step.
프레스면은 평활해도 되고 조면화(粗面化)되어 있어도 된다.The press surface may be smooth or may be roughened.
[전고체 이차 전지용 시트][Sheet for all-solid-state secondary batteries]
본 발명의 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법으로 제조되는 전고체 이차 전지용 시트는, 본 발명에 이용되는 혼합물을 가압 성형하여 얻어지는 층을 갖고 있다. 이 시트가 갖는 층은, 체적 평균 입자경 1.0μm 이하의 황화물계 무기 고체 전해질 및 입자상 유기 성분을 함유하고 있고, 시트의 형태에 따라 활물질을 함유하며, 적절하게, 도전 조제, 다른 성분을 함유하고 있어도 된다. 이 층에 있어서, 황화물계 무기 고체 전해질과 입자상 유기 성분의 존재 상태에 대해서는, 그 상세는 명확하지 않지만, 상술한 바와 같이 결착되어 있는 상태를 들 수 있다.The sheet for all-solid-state secondary batteries manufactured by the manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries of this invention has a layer obtained by press-molding the mixture used for this invention. The layer of this sheet contains a sulfide-based inorganic solid electrolyte having a volume average particle diameter of 1.0 µm or less and a particulate organic component, contains an active material depending on the shape of the sheet, and appropriately contains a conductive aid and other components. do. In this layer, the details of the presence state of the sulfide-based inorganic solid electrolyte and the particulate organic component are not clear, but the state in which they are bound as described above is mentioned.
본 발명의 전고체 이차 전지용 시트는, 전고체 이차 전지의 구성층을 형성할 수 있는 시트상 성형체로서, 그 용도에 따라 다양한 양태를 포함한다.The sheet for an all-solid-state secondary battery of the present invention is a sheet-like molded body capable of forming a constituent layer of an all-solid-state secondary battery, and includes various aspects depending on the use thereof.
본 발명의 고체 전해질층용 시트는, 고체 전해질층을 갖는 시트이면 되고, 고체 전해질층이 기재 상에 형성되어 있는 시트여도 되며, 기재를 갖지 않고, 고체 전해질층으로 형성되어 있는 시트여도 된다. 고체 전해질층용 시트는, 고체 전해질층 외에 다른 층을 가져도 된다. 다른 층으로서는, 예를 들면, 보호층(박리 시트), 집전체, 코트층 등을 들 수 있다.The sheet for a solid electrolyte layer of the present invention may be a sheet having a solid electrolyte layer, may be a sheet in which a solid electrolyte layer is formed on a substrate, or may be a sheet in which a solid electrolyte layer is formed without a substrate. The sheet for solid electrolyte layers may have other layers other than the solid electrolyte layer. As another layer, a protective layer (release sheet), an electrical power collector, a coating layer, etc. are mentioned, for example.
본 발명의 고체 전해질층용 시트로서, 예를 들면, 기재 상에, 고체 전해질층과, 보호층을 이 순서로 갖는 시트를 들 수 있다.Examples of the sheet for a solid electrolyte layer of the present invention include a sheet having, on a substrate, a solid electrolyte layer and a protective layer in this order.
기재로서는, 고체 전해질층을 지지할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않고, 후술하는 집전체에서 설명하는 재료, 유기 재료, 무기 재료 등의 시트체(판상체) 등을 들 수 있다. 유기 재료로서는, 각종 폴리머 등을 들 수 있고, 구체적으로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 셀룰로스 등을 들 수 있다. 무기 재료로서는, 예를 들면, 유리, 세라믹 등을 들 수 있다.The base material is not particularly limited as long as it can support the solid electrolyte layer, and examples of the material described in the current collector described below include sheet bodies (plate bodies) such as organic materials and inorganic materials. As an organic material, various polymers etc. are mentioned, Specifically, a polyethylene terephthalate, a polypropylene, polyethylene, a cellulose, etc. are mentioned. As an inorganic material, glass, a ceramic, etc. are mentioned, for example.
전고체 이차 전지용 시트의 고체 전해질층의 구성, 층두께는, 본 발명의 전고체 이차 전지에 있어서 설명하는 고체 전해질층의 구성, 층두께와 동일하다.The structure and layer thickness of the solid electrolyte layer of the sheet for all-solid-state secondary batteries are the same as the structure and layer thickness of the solid electrolyte layer demonstrated in the all-solid-state secondary battery of this invention.
본 발명의 전극 시트는, 활물질층을 갖는 전극 시트이면 되고, 활물질층이 기재(집전체) 상에 형성되어 있는 시트여도 되며, 기재를 갖지 않고, 활물질층으로 형성되어 있는 시트여도 된다. 이 전극 시트는, 통상, 집전체 및 활물질층을 갖는 시트이지만, 집전체, 활물질층 및 고체 전해질층을 이 순서로 갖는 양태, 및, 집전체, 활물질층, 고체 전해질층 및 활물질층을 이 순서로 갖는 양태도 포함된다. 본 발명의 전극 시트는 상술한 다른 층을 가져도 된다. 본 발명의 전극 시트를 구성하는 각층의 층두께는, 후술하는 전고체 이차 전지에 있어서 설명하는 각층의 층두께와 동일하다.The electrode sheet of the present invention may be an electrode sheet having an active material layer, may be a sheet in which an active material layer is formed on a base material (current collector), or may be a sheet in which an active material layer is formed without a base material. This electrode sheet is usually a sheet having a current collector and an active material layer, but an embodiment having a current collector, an active material layer, and a solid electrolyte layer in this order, and a current collector, an active material layer, a solid electrolyte layer and an active material layer in this order Also included are aspects with The electrode sheet of this invention may have the other layer mentioned above. The layer thickness of each layer which comprises the electrode sheet of this invention is the same as the layer thickness of each layer demonstrated in the all-solid-state secondary battery mentioned later.
본 발명의 전고체 이차 전지용 시트는, 고체 전해질층 및 활물질층 중 적어도 1층이 본 발명의 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법으로 제작되고, 이 층에 있어서의 고체 입자끼리가 강고하게 결착되어 있다. 또, 전극 시트에 있어서 본 발명의 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법으로 제작된 활물질층은, 집전체와도 강고하게 결착되어 있다. 본 발명에 있어서는, 고체 입자 간의 계면 저항의 상승을 효과적으로 억제할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 전고체 이차 전지용 시트는, 전고체 이차 전지의 구성층을 형성할 수 있는 시트로서 적합하게 이용된다.In the all-solid-state secondary battery sheet of the present invention, at least one of the solid electrolyte layer and the active material layer is produced by the method for manufacturing the all-solid-state secondary battery sheet of the present invention, and solid particles in this layer are firmly bound to each other. . Moreover, in the electrode sheet, the active material layer produced by the manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries of this invention is also strongly binding|bonded with the electrical power collector. In this invention, the raise of the interface resistance between solid particles can also be suppressed effectively. Therefore, the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries of this invention is used suitably as a sheet|seat which can form the structural layer of an all-solid-state secondary battery.
본 발명의 전고체 이차 전지용 시트를 이용하여 전고체 이차 전지를 제조하면, 우수한 전지 성능을 나타낸다.When an all-solid-state secondary battery is manufactured using the sheet for all-solid-state secondary batteries of this invention, it shows the outstanding battery performance.
[전고체 이차 전지][All-solid-state secondary battery]
본 발명의 전고체 이차 전지는, 정극 활물질층과, 이 정극 활물질층에 대향하는 부극 활물질층과, 정극 활물질층 및 부극 활물질층의 사이에 배치된 고체 전해질층을 갖는다. 정극 활물질층은, 바람직하게는 정극 집전체 상에 형성되어, 정극을 구성한다. 부극 활물질층은, 바람직하게는 부극 집전체 상에 형성되어, 부극을 구성한다.The all-solid-state secondary battery of the present invention has a positive electrode active material layer, a negative electrode active material layer facing the positive electrode active material layer, and a solid electrolyte layer disposed between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. The positive electrode active material layer is preferably formed on the positive electrode current collector to constitute the positive electrode. The negative electrode active material layer is preferably formed on the negative electrode current collector to constitute the negative electrode.
부극 활물질층, 정극 활물질층 및 고체 전해질층 중 적어도 하나의 층은, 본 발명의 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법으로 제작되고, 모든 층이 본 발명의 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법으로 제작되는 것이 보다 바람직하다. 또한, 활물질층 또는 고체 전해질층이 본 발명의 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법으로 제작되지 않는 경우, 통상의 활물질층 또는 고체 전해질층을 이용할 수 있다.At least one layer of the negative electrode active material layer, the positive electrode active material layer, and the solid electrolyte layer is produced by the method for manufacturing the sheet for an all-solid-state secondary battery of the present invention, and all layers are produced by the method for manufacturing the sheet for an all-solid-state secondary battery of the present invention more preferably. In addition, when an active material layer or a solid electrolyte layer is not produced by the manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries of this invention, a normal active material layer or solid electrolyte layer can be used.
부극 활물질층, 고체 전해질층 및 정극 활물질층의 두께는, 각각, 특별히 제한되지 않는다. 각층의 두께는, 일반적인 전고체 이차 전지의 치수를 고려하면, 각각, 10~1,000μm가 바람직하고, 20μm 이상 500μm 미만이 보다 바람직하다. 본 발명의 전고체 이차 전지에 있어서는, 정극 활물질층 및 부극 활물질층 중 적어도 1층의 두께가, 50μm 이상 500μm 미만인 것이 더 바람직하다.Each of the thickness of the negative electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the positive electrode active material layer is not particularly limited. When the dimension of a general all-solid-state secondary battery is considered, 10-1,000 micrometers is preferable, respectively, and, as for the thickness of each layer, 20 micrometers or more and less than 500 micrometers are more preferable. In the all-solid-state secondary battery of this invention, it is more preferable that the thickness of at least 1 layer among a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer is 50 micrometers or more and less than 500 micrometers.
정극 활물질층 및 부극 활물질층은, 각각, 고체 전해질층과는 반대 측에 집전체를 구비하고 있어도 된다.The positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer may each have a current collector on the side opposite to the solid electrolyte layer.
〔케이스〕〔case〕
본 발명의 전고체 이차 전지는, 용도에 따라서는, 상기 구조인 상태로 전고체 이차 전지로서 사용해도 되지만, 건전지의 형태로 하기 위해서는 더 적당한 케이스에 봉입하여 이용하는 것이 바람직하다. 케이스는, 금속성의 것이어도 되고, 수지(플라스틱)제의 것이어도 된다. 금속성의 것을 이용하는 경우에는, 예를 들면, 알루미늄 합금 또는, 스테인리스강제의 것을 들 수 있다. 금속성의 케이스는, 정극 측의 케이스와 부극 측의 케이스로 나누어, 각각 정극 집전체 및 부극 집전체와 전기적으로 접속시키는 것이 바람직하다. 정극 측의 케이스와 부극 측의 케이스는, 단락 방지용의 개스킷을 통하여 접합되어, 일체화되는 것이 바람직하다.The all-solid-state secondary battery of the present invention may be used as an all-solid-state secondary battery in the state of the above structure depending on the application. However, in order to form a dry cell, it is preferable to use it enclosed in a more suitable case. The case may be a metallic thing or a resin (plastic) thing may be sufficient as it. When a metallic thing is used, the thing made from an aluminum alloy or stainless steel is mentioned, for example. The metallic case is preferably divided into a case on the positive electrode side and a case on the negative electrode side, and electrically connected to the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, respectively. It is preferable that the case on the positive electrode side and the case on the negative electrode side are joined together through a gasket for preventing a short circuit to be integrated.
이하에, 도 1을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 전고체 이차 전지에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.Hereinafter, an all-solid-state secondary battery according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 , but the present invention is not limited thereto.
도 1은, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 전고체 이차 전지(리튬 이온 이차 전지)를 모식화하여 나타내는 단면도이다. 본 실시형태의 전고체 이차 전지(10)는, 부극 측에서 보아, 부극 집전체(1), 부극 활물질층(2), 고체 전해질층(3), 정극 활물질층(4), 정극 집전체(5)를, 이 순서로 갖는다. 각층은 각각 접촉하고 있고, 인접한 구조를 취하고 있다. 이와 같은 구조를 채용함으로써, 충전 시에는, 부극 측에 전자(e-)가 공급되어, 거기에 리튬 이온(Li+)이 축적된다. 한편, 방전 시에는, 부극에 축적된 리튬 이온(Li+)이 정극 측으로 되돌려져, 작동 부위(6)에 전자가 공급된다. 도시한 예에서는, 작동 부위(6)에 전구를 모델적으로 채용하고 있고, 방전에 의하여 이것이 점등되도록 되어 있다.1 is a cross-sectional view schematically illustrating an all-solid-state secondary battery (lithium ion secondary battery) according to a preferred embodiment of the present invention. The all-solid-state
도 1에 나타내는 층 구성을 갖는 전고체 이차 전지를 2032형 코인 케이스에 넣는 경우, 이 전고체 이차 전지를 전고체 이차 전지용 적층체라고 칭하며, 이 전고체 이차 전지용 적층체를 2032형 코인 케이스에 넣어 제작한 전지를 전고체 이차 전지로 칭하여 구분하여 부르는 경우도 있다.When an all-solid-state secondary battery having the layer configuration shown in Fig. 1 is put in a 2032-type coin case, this all-solid-state secondary battery is called a laminate for all-solid-state secondary batteries, and this all-solid-state secondary battery laminate is put into a 2032-type coin case The manufactured battery is sometimes called an all-solid-state secondary battery and is called separately.
(정극 활물질층, 고체 전해질층, 부극 활물질층)(Positive electrode active material layer, solid electrolyte layer, negative electrode active material layer)
전고체 이차 전지(10)에 있어서는, 정극 활물질층, 고체 전해질층 및 부극 활물질층 모두 본 발명의 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법으로 제작되어 있다. 이 전고체 이차 전지(10)는 우수한 전지 성능을 나타낸다. 정극 활물질층(4), 고체 전해질층(3) 및 부극 활물질층(2)이 함유하는 황화물계 무기 고체 전해질 및 입자상 유기 성분은, 각각, 서로 동종이어도 되고 이종(異種)이어도 된다.In the all-solid-state
본 발명에 있어서, 정극 활물질층 및 부극 활물질층 중 어느 하나, 또는, 양방을 합하여, 간단히, 활물질층 또는 전극 활물질층이라고 칭하는 경우가 있다. 또, 정극 활물질 및 부극 활물질 중 어느 하나, 또는 양방을 합하여, 간단히, 활물질 또는 전극 활물질이라고 칭하는 경우가 있다.In the present invention, any one or both of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer is simply referred to as an active material layer or an electrode active material layer in some cases. Moreover, any one or both of a positive electrode active material and a negative electrode active material may be put together and simply called an active material or an electrode active material.
전고체 이차 전지(10)에 있어서는, 부극 활물질층을 리튬 금속층으로 할 수 있다. 리튬 금속층으로서는, 리튬 금속의 분말을 퇴적 또는 성형하여 이루어지는 층, 리튬박 및 리튬 증착막 등을 들 수 있다. 리튬 금속층의 두께는, 상기 부극 활물질층의 상기 두께에 관계없이, 예를 들면, 1~500μm로 할 수 있다.In the all-solid-state
정극 집전체(5) 및 부극 집전체(1)는, 전자 전도체가 바람직하다.The positive electrode
본 발명에 있어서, 정극 집전체 및 부극 집전체 중 어느 하나, 또는, 양방을 합하여, 간단히, 집전체라고 칭하는 경우가 있다.In the present invention, any one or both of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector may be simply referred to as a current collector in some cases.
정극 집전체를 형성하는 재료로서는, 알루미늄, 알루미늄 합금, 스테인리스강, 니켈 및 타이타늄 등 외에, 알루미늄 또는 스테인리스강의 표면에 카본, 니켈, 타이타늄 혹은 은을 처리시킨 것(박막(薄膜)을 형성한 것)이 바람직하고, 그중에서도, 알루미늄 및 알루미늄 합금이 보다 바람직하다.As a material for forming the positive electrode current collector, in addition to aluminum, aluminum alloy, stainless steel, nickel, titanium, etc., aluminum or stainless steel surface treated with carbon, nickel, titanium or silver (thin film formed) This is preferable, and among these, aluminum and an aluminum alloy are more preferable.
부극 집전체를 형성하는 재료로서는, 알루미늄, 구리, 구리 합금, 스테인리스강, 니켈 및 타이타늄 등 외에, 알루미늄, 구리, 구리 합금 또는 스테인리스강의 표면에 카본, 니켈, 타이타늄 혹은 은을 처리시킨 것이 바람직하고, 알루미늄, 구리, 구리 합금 및 스테인리스강이 보다 바람직하다.As a material for forming the negative electrode current collector, in addition to aluminum, copper, copper alloy, stainless steel, nickel and titanium, etc., it is preferable that the surface of aluminum, copper, copper alloy or stainless steel is treated with carbon, nickel, titanium or silver, Aluminum, copper, copper alloys and stainless steel are more preferred.
집전체의 형상은, 통상 필름 시트상의 것이 사용되지만, 네트, 펀칭된 것, 라스체, 다공질체, 발포체, 섬유군의 성형체 등도 이용할 수 있다.As the shape of the current collector, a film sheet-like one is usually used, but a net, a punched one, a lath body, a porous body, a foam body, a molded body of a fiber group, and the like can also be used.
집전체의 두께는, 특별히 제한되지 않지만, 1~500μm가 바람직하다. 또, 집전체 표면은, 표면 처리에 의하여 요철을 형성하는 것도 바람직하다.Although the thickness in particular of an electrical power collector is not restrict|limited, 1-500 micrometers is preferable. Moreover, it is also preferable that the surface of an electrical power collector forms unevenness|corrugation by surface treatment.
본 발명에 있어서, 부극 집전체, 부극 활물질층, 고체 전해질층, 정극 활물질층 및 정극 집전체의 각층의 사이 또는 그 외측에는, 기능성의 층, 부재 등을 적절히 개재 혹은 배치해도 된다. 또, 각층은 단층으로 구성되어 있어도 되고, 복층으로 구성되어 있어도 된다.In the present invention, functional layers, members, etc. may be appropriately interposed or disposed between or outside each layer of the negative electrode current collector, the negative electrode active material layer, the solid electrolyte layer, the positive electrode active material layer, and the positive electrode current collector. Moreover, each layer may be comprised by a single layer, and may be comprised by multiple layers.
<전고체 이차 전지의 초기화><Initialization of all-solid-state secondary battery>
상기와 같이 하여 제조한 전고체 이차 전지는, 제조 후 또는 사용 전에 초기화를 행하는 것이 바람직하다. 초기화는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 프레스압을 높인 상태에서 첫 충방전을 행하며, 그 후, 전고체 이차 전지의 일반 사용 압력이 될 때까지 압력을 개방함으로써, 행할 수 있다.It is preferable that the all-solid-state secondary battery manufactured as mentioned above performs initialization after manufacture or before use. Initialization is not particularly limited, and can be performed, for example, by first charging and discharging in a state in which the press pressure is raised, and then releasing the pressure until it reaches the general operating pressure of the all-solid-state secondary battery.
[전고체 이차 전지의 용도][Use of all-solid-state secondary battery]
본 발명의 전고체 이차 전지는 다양한 용도에 적용할 수 있다. 적용 양태에는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, 전자 기기에 탑재하는 경우, 노트북 컴퓨터, 펜 입력 컴퓨터, 모바일 컴퓨터, 전자 북 플레이어, 휴대전화, 코드리스폰 자기(子機), 무선 호출기, 휴대용 통신 단말기, 휴대 팩스, 휴대 복사기, 휴대 프린터, 헤드폰 스테레오, 비디오 무비, 액정 텔레비전, 핸디 클리너, 휴대용 CD, 미니 디스크, 전기 면도기, 트랜시버, 전자 수첩, 계산기, 메모리 카드, 휴대 테이프 리코더, 라디오, 백업 전원 등을 들 수 있다. 그 외 민생용으로서, 자동차, 전동 차량, 모터, 조명 기구, 완구, 게임 기기, 로드 컨디셔너, 시계, 스트로브, 카메라, 의료 기기(페이스 메이커, 보청기, 어깨 안마기 등) 등을 들 수 있다. 또한, 각종 군수용, 우주용으로서 이용할 수 있다. 또, 태양 전지와 조합할 수도 있다.The all-solid-state secondary battery of the present invention can be applied to various uses. Although there is no particular limitation on the application mode, for example, when mounted on an electronic device, a notebook computer, a pen input computer, a mobile computer, an electronic book player, a mobile phone, a cordless phone, a wireless pager, a portable communication terminal , portable fax machines, portable copiers, portable printers, headphone stereos, video movies, LCD televisions, handy cleaners, portable CDs, mini disks, electric shavers, transceivers, electronic notebooks, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, backup power supplies, etc. can be heard Examples of other consumer products include automobiles, electric vehicles, motors, lighting equipment, toys, game equipment, road conditioners, watches, strobes, cameras, medical equipment (pace makers, hearing aids, shoulder massagers, etc.). In addition, it can be used for various military uses and space applications. Moreover, it can also be combined with a solar cell.
실시예Example
이하에, 실시예에 근거하여 본 발명에 대하여 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이것에 의하여 한정하여 해석되는 것은 아니다. 이하의 실시예에 있어서 조성을 나타내는 "부" 및 "%"는, 특별히 설명하지 않는 한 질량 기준이다. 본 발명에 있어서 "실온"이란 25℃를 의미한다.Hereinafter, although this invention is demonstrated in more detail based on an Example, this invention is limited by this and is not interpreted. In the following examples, "parts" and "%" indicating the composition are based on mass unless otherwise specified. In the present invention, "room temperature" means 25 ℃.
<황화물계 무기 고체 전해질의 합성><Synthesis of sulfide-based inorganic solid electrolyte>
황화물계 무기 고체 전해질로서, T. Ohtomo, A. Hayashi, M. Tatsumisago, Y. Tsuchida, S. Hama, K. Kawamoto, Journal of Power Sources, 233, (2013), pp 231-235 및 A. Hayashi, S. Hama, H. Morimoto, M. Tatsumisago, T. Minami, Chem. Lett., (2001), pp 872-873의 비특허문헌을 참고로 하여, Li-P-S계 유리를 합성했다.As a sulfide-based inorganic solid electrolyte, T. Ohtomo, A. Hayashi, M. Tatsumisago, Y. Tsuchida, S. Hama, K. Kawamoto, Journal of Power Sources, 233, (2013), pp 231-235 and A. Hayashi , S. Hama, H. Morimoto, M. Tatsumisago, T. Minami, Chem. Lett., (2001), pp 872-873, referring to non-patent literature, a Li-P-S-based glass was synthesized.
구체적으로는, 아르곤 분위기하(노점 -70℃)의 글로브 박스 내에서, 황화 리튬(Li2S, Aldrich사제, 순도>99.98%) 2.42g 및 오황화 이인(P2S5, Aldrich사제, 순도>99%) 3.90g을 각각 칭량하여, 마노제 유발에 투입하고, 마노제 유봉(乳棒)을 이용하여, 5분간 혼합했다. Li2S 및 P2S5의 혼합비는, 몰비로 Li2S:P2S5=75:25로 했다.Specifically, in a glove box under an argon atmosphere (dew point -70°C) , 2.42 g of lithium sulfide (Li 2 S, manufactured by Aldrich, purity >99.98%) and diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 , manufactured by Aldrich, purity) >99%) 3.90 g were each weighed, put into an agate mortar, and mixed for 5 minutes using an agate pestle. The mixing ratio of Li 2 S and P 2 S 5 was Li 2 S:P 2 S 5 =75:25 in molar ratio.
지르코니아제 45mL 용기(프리츠사제)에, 직경 5mm의 지르코니아 비즈를 66g 투입하고, 상기의 황화 리튬과 오황화 이인의 혼합물 전체량을 투입하여, 아르곤 분위기하에서 용기를 밀폐했다. 유성 볼 밀 P-7(상품명, 프리츠사제)에 용기를 세팅하고, 온도 25℃에서, 회전수 510rpm으로 20시간 메커니컬 밀링을 행함으로써, 황색 분체의 황화물계 무기 고체 전해질(이하, "LPS"라고 기재한다.) 6.10g을 얻었다. 이 LPS의 체적 평균 입자경(SEa)은, 0.8μm였다.In a 45 mL container made of zirconia (manufactured by Fritz), 66 g of zirconia beads having a diameter of 5 mm were put, the total amount of the mixture of lithium sulfide and diphosphorus pentasulfide described above, and the container was sealed in an argon atmosphere. The container was set in a planetary ball mill P-7 (trade name, manufactured by Fritz Corporation), and mechanical milling was performed at a temperature of 25° C. at a rotation speed of 510 rpm for 20 hours, thereby forming a yellow powdery sulfide-based inorganic solid electrolyte (hereinafter referred to as “LPS”). It is indicated.) 6.10 g was obtained. The volume average particle diameter (SEa) of this LPS was 0.8 micrometer.
하기 표 1~3에 기재된, 상기 LPS 이외의 LPS는, 상기와 동일하게 하여 합성했다. 또한, SEa는, 메커니컬 밀링을 행하는 시간을 조절함으로써 조정했다.LPS other than the LPS described in Tables 1 to 3 below were synthesized in the same manner as described above. In addition, SEa was adjusted by adjusting the time for performing mechanical milling.
(SEa의 측정 방법)(Method of measuring SEa)
상기 SEa는 이하와 같이 하여 측정했다.Said SEa was measured as follows.
상기 LPS를, 헵테인을 이용하여 20mL 샘플병 내에서 희석함으로써, 1질량%의 분산액을 조제했다. 희석 후의 분산액 시료는, 1kHz의 초음파를 10분간 조사하고, 그 직후에 시험에 사용했다. 이 분산액 시료를 이용하고, 레이저 회절/산란식 입도 분포 측정 장치 LA-920(상품명, HORIBA사제)을 이용하여, 온도 25℃에서 측정용 석영 셀을 사용하여 데이터 판독을 50회 행하고, 체적 평균 입자경을 얻었다. 그 외의 상세한 조건 등은 필요에 따라 JIS Z 8828:2013 "입자경 해석-동적 광산란법"의 기재를 참조했다. 1수준당 5개의 시료를 제작하고 그 평균값을 채용했다.A 1 mass % dispersion liquid was prepared by diluting the said LPS in a 20 mL sample bottle using heptane. The dispersion liquid sample after dilution was irradiated with 1 kHz ultrasonic wave for 10 minutes, and was used for the test immediately after that. Using this dispersion liquid sample, using a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer LA-920 (trade name, manufactured by HORIBA), the data was read 50 times using a quartz cell for measurement at a temperature of 25°C, and the volume average particle diameter got For other detailed conditions, etc., as necessary, reference was made to the description of JIS Z 8828:2013 "Particle diameter analysis-dynamic light scattering method". Five samples per level were prepared and the average value was adopted.
<입자상 유기 성분(입자상 폴리머)의 합성><Synthesis of particulate organic component (particulate polymer)>
(아크릴 라텍스 1의 조제)(Preparation of acrylic latex 1)
환류 냉각관, 가스 도입 콕을 장착한 300mL 3구 플라스크에 톨루엔(후지필름 와코 준야쿠사제)을 115g 붓고, 유속 200mL/min으로 질소 가스를 10분간 도입한 후에, 95℃로 승온시켰다. 다른 용기에서 조제한 액(메타크릴산 에틸(후지필름 와코 준야쿠사제)을 25.7g, 메타크릴산 도데실(후지필름 와코 준야쿠사제)을 51.8g, 아크릴산(후지필름 와코 준야쿠사제)을 0.8g, V-601(상품명, 유용성(油溶性) 아조 중합 개시제, 후지필름 와코 준야쿠사제)을 1.5g 혼합한 액)을 2시간 동안 적하했다. 적하 완료 후, V-601을 0.8g 첨가했다. 그 후 95℃에서 1시간 교반한 후, 글리시딜메타크릴레이트(도쿄 가세이 고교사제) 2.96g, 트라이에틸아민(후지필름 와코 준야쿠사제) 0.29g, 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 1-옥실(도쿄 가세이 고교사제) 0.01g을 첨가하고, 100℃에서 3시간 교반했다. 실온까지 냉각하고, 톨루엔 1L로 희석 후 메탄올에 재침전시킨 후, 데칸테이션을 행하여 80℃에서 건조함으로써 매크로모노머 B-1을 얻었다.115 g of toluene (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was poured into a 300 mL three-necked flask equipped with a reflux cooling tube and a gas introduction cock, and nitrogen gas was introduced at a flow rate of 200 mL/min for 10 minutes, and then the temperature was raised to 95°C. 25.7 g of ethyl methacrylate (manufactured by Fujifilm Wako Junyaku), 51.8 g of dodecyl methacrylate (manufactured by Fujifilm Wako Junyaku), 0.8 g of acrylic acid (manufactured by FUJIFILM Wako Junyaku), prepared in another container g, V-601 (trade name, oil-soluble azo polymerization initiator, manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was mixed with 1.5 g) was added dropwise over 2 hours. 0.8 g of V-601 was added after completion|finish of dripping. Then, after stirring at 95°C for 1 hour, glycidyl methacrylate (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) 2.96 g, triethylamine (manufactured by Fujifilm Wako Junyaku Co., Ltd.) 0.29 g, 2,2,6,6-tetramethyl 0.01 g of piperidine 1-oxyl (made by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added, and it stirred at 100 degreeC for 3 hours. After cooling to room temperature, re-precipitating in methanol after dilution with 1 L of toluene, decantation was performed and the macromonomer B-1 was obtained by drying at 80°C.
200mL 3구 플라스크에, 매크로모노머 B-1 용액을 13.7g과 헵테인 20g을 넣고, 교반하면서 80℃로 승온시켰다(용액 A). 별도로, 50mL 메스실린더에 2-하이드록시에틸아크릴레이트를 12.8g, 석신산 모노(2-아크릴로일옥시에틸)를 3.0g, V-601 0.61g을 첨가하여 교반하고, 균일하게 용해시켰다(용액 B). 용액 A에 용액 B를 80℃에서 2시간 동안 적하하고, 그 후 추가로 80℃에서 2시간, 90℃에서 2시간 교반하여 중합한 후, 실온까지 냉각했다. 이렇게 하여, 아크릴 라텍스 1을 얻었다. 아크릴 라텍스 1 중의 아크릴 폴리머의 분해 온도는 192℃였다. 또, 아크릴 라텍스 1 중의 아크릴 폴리머의 질량 평균 분자량은 65,000, 체적 평균 입자경은 120nm였다.In a 200 mL three-necked flask, 13.7 g of macromonomer B-1 solution and 20 g of heptane were put, and the temperature was raised to 80° C. while stirring (solution A). Separately, 12.8 g of 2-hydroxyethyl acrylate, 3.0 g of mono(2-acryloyloxyethyl succinate), and 0.61 g of V-601 were added to a 50 mL measuring cylinder, stirred, and uniformly dissolved (solution) B). Solution B was added dropwise to solution A at 80°C for 2 hours, then stirred at 80°C for 2 hours and at 90°C for 2 hours for polymerization, followed by cooling to room temperature. In this way, acrylic latex 1 was obtained. The decomposition temperature of the acrylic polymer in the acrylic latex 1 was 192 degreeC. Moreover, the mass average molecular weight of the acrylic polymer in the acrylic latex 1 was 65,000, and the volume average particle diameter was 120 nm.
(유레테인 라텍스 1의 조제)(Preparation of urethane latex 1)
200mL 3구 플라스크에, 2,4-펜테인다이올 1.58g과, NISSO-PB GI-1000(상품명, 닛폰 소다사제) 1.86g을 첨가하여, THF(테트라하이드로퓨란) 80g에 용해시켰다. 이 용액에, 다이페닐메테인다이아이소사이아네이트 4.2g을 첨가하여 60℃에서 교반하고, 균일하게 용해시켰다. 얻어진 용액에, 네오스탄 U-600(상품명, 닛토 가세이사제) 290mg을 첨가하여 60℃에서 6시간 교반하고, 점성 폴리머 용액을 얻었다. 이 폴리머 용액에 메탄올 0.8g을 첨가하여 폴리머 말단을 밀봉하고, 중합 반응을 정지하여, 폴리머의 20질량% THF 용액(폴리머 용액)을 얻었다.To a 200 mL three-neck flask, 1.58 g of 2,4-pentanediol and 1.86 g of NISSO-PB GI-1000 (trade name, manufactured by Nippon Soda Corporation) were added, and dissolved in 80 g of THF (tetrahydrofuran). To this solution, 4.2 g of diphenylmethane diisocyanate was added, stirred at 60°C, and uniformly dissolved. To the obtained solution, 290 mg of Neostan U-600 (trade name, manufactured by Nitto Chemical Co., Ltd.) was added, followed by stirring at 60°C for 6 hours to obtain a viscous polymer solution. Methanol 0.8g was added to this polymer solution, the polymer terminal was sealed, the polymerization reaction was stopped, and the 20 mass % THF solution (polymer solution) of a polymer was obtained.
다음으로, 상기에서 얻어진 폴리머 용액을 350rpm으로 교반하면서, 2,6-다이메틸-4-헵탄온 110g을 1시간 동안 적하하고, 유레테인 라텍스 1의 유화액을 얻었다. 유화액을 40mPa, 40℃에서 1시간 감압함으로써, THF를 제거했다. 이렇게 하여, 유레테인 라텍스 1(고형분 10질량%)을 얻었다. 유레테인 라텍스 1 중의 폴리유레테인의 분해 온도는 230℃였다. 유레테인 라텍스 1 중의 폴리유레테인의 질량 평균 분자량은 35,000, 체적 평균 입자경은 80nm였다.Next, while stirring the polymer solution obtained above at 350 rpm, 110 g of 2,6-dimethyl-4-heptanone was added dropwise over 1 hour to obtain an emulsion of urethane latex 1. THF was removed by pressure-reducing the emulsion liquid at 40 mPa and 40 degreeC for 1 hour. In this way, urethane latex 1 (
유레테인 라텍스 1 중의 폴리유레테인의 유레테인가수는, 4.39mmol/g이었다. 유레테인가수는 이하와 같이 하여 산출했다.The urethane number of the polyurethane in the urethane latex 1 was 4.39 mmol/g. The urethane number was calculated as follows.
유레테인가=입자상 유기 성분 1mol의 유레테인 결합량(mmol)/유기 성분 1mol의 질량(g)Urethane content = urethane binding amount (mmol) of 1 mol of particulate organic component / mass (g) of 1 mol of organic component
입자상 유기 성분 1mol의 유레테인 결합량(mmol)은, 1H-NMR에 의하여 측정되었다.The urethane binding amount (mmol) of 1 mol of the particulate organic component was measured by 1 H-NMR.
(유레테인 라텍스 2의 조제)(Preparation of urethane latex 2)
200mL 3구 플라스크에, 2,4-펜테인다이올 0.74g과, NISSO-PB GI-1000(상품명, 닛폰 소다사제) 13.86g을 첨가하여, THF(테트라하이드로퓨란) 80g에 용해시켰다. 이 용액에, 다이페닐메테인다이아이소사이아네이트 4.2g을 첨가하여 60℃에서 교반하고, 균일하게 용해시켰다. 얻어진 용액에, 네오스탄 U-600(상품명, 닛토 가세이사제) 290mg을 첨가하여 60℃에서 6시간 교반하고, 점성 폴리머 용액을 얻었다. 이 폴리머 용액에 메탄올 0.8g을 첨가하여 폴리머 말단을 밀봉하고, 중합 반응을 정지하여, 폴리머의 20질량% THF 용액(폴리머 용액)을 얻었다.To a 200 mL three-neck flask, 0.74 g of 2,4-pentanediol and 13.86 g of NISSO-PB GI-1000 (trade name, manufactured by Nippon Soda Corporation) were added, and dissolved in 80 g of THF (tetrahydrofuran). To this solution, 4.2 g of diphenylmethane diisocyanate was added, stirred at 60°C, and uniformly dissolved. To the obtained solution, 290 mg of Neostan U-600 (trade name, manufactured by Nitto Chemical Co., Ltd.) was added, followed by stirring at 60°C for 6 hours to obtain a viscous polymer solution. Methanol 0.8g was added to this polymer solution, the polymer terminal was sealed, the polymerization reaction was stopped, and the 20 mass % THF solution (polymer solution) of a polymer was obtained.
다음으로, 상기에서 얻어진 폴리머 용액을 350rpm으로 교반하면서, 2,6-다이메틸-4-헵탄온 110g을 1시간 동안 적하하고, 유레테인 라텍스 2의 유화액을 얻었다. 유화액을 40mPa, 40℃에서 1시간 감압함으로써, THF를 제거했다. 이렇게 하여, 유레테인 라텍스 2(고형분 10질량%)를 얻었다. 유레테인 라텍스 2 중의 폴리유레테인의 분해 온도는 230℃였다. 유레테인 라텍스 2 중의 폴리유레테인의 질량 평균 분자량은 45,000, 체적 평균 입자경은 30nm였다. 유레테인 라텍스 2 중의 폴리유레테인의 유레테인가수는, 1.8mmol/g이었다.Next, while stirring the polymer solution obtained above at 350 rpm, 110 g of 2,6-dimethyl-4-heptanone was added dropwise over 1 hour to obtain an emulsion of
(유레테인 라텍스 3의 조제)(Preparation of urethane latex 3)
다이페닐메테인다이아이소사이아네이트 대신에 다이사이클로헥실메테인다이아이소사이아네이트(도쿄 가세이 사제)를 이용하는 것 이외에는 유레테인 라텍스 2와 동일하게 하여 유레테인 라텍스 3(고형분 10질량%)을 얻었다. 유레테인 라텍스 3 중의 폴리유레테인의 분해 온도는 220℃였다. 유레테인 라텍스 3 중의 폴리유레테인의 질량 평균 분자량은 42,000, 체적 평균 입자경은 70nm였다. 유레테인 라텍스 3 중의 폴리유레테인의 유레테인가수는, 1.7mmol/g이었다.Except for using dicyclohexylmethane diisocyanate (manufactured by Tokyo Chemical Company) instead of diphenylmethane diisocyanate, in the same manner as
합성한 상기 입자상 폴리머의 Tg(℃), 분해 온도(℃), 탄성률(MPa) 및 체적 평균 입자경(μm)을 이하와 같이 하여 측정했다.Tg (°C), decomposition temperature (°C), elastic modulus (MPa), and volume average particle diameter (µm) of the synthesized particulate polymer were measured as follows.
(Tg(℃)의 측정 방법)(Method for measuring Tg (°C))
유리 전이점은, 상기 아크릴 라텍스 1 및 유레테인 라텍스 1~3의 건조 시료를 이용하여, 시차 주사 열량계(SII 테크놀로지사제, DSC7000)를 이용하여 하기의 조건으로 측정했다. 건조 시료는, 합성한 라텍스액을 알루미늄 팬 위에 10g 넣고, 120℃에서 2시간 가열하여, 용매를 증류 제거 후, 진공 상태에서 6시간 건조했다. 측정은 동일한 시료로 2회 실시하고, 2회째의 측정 결과를 채용했다.The glass transition point was measured under the following conditions using a differential scanning calorimeter (DSC7000, manufactured by SII Technologies) using the dry samples of the acrylic latex 1 and urethane latex 1-3. The dry sample put 10g of synthesized latex liquid on an aluminum pan, heated at 120 degreeC for 2 hours, and after distilling off a solvent, it dried in a vacuum state for 6 hours. The measurement was performed twice with the same sample, and the measurement result of the 2nd time was employ|adopted.
·측정실 내의 분위기: 질소(60mL/min)・Atmosphere in the measurement room: nitrogen (60 mL/min)
·승온 속도: 3℃/min·Temperature increase rate: 3℃/min
·측정 개시 온도: -100℃・Measurement start temperature: -100℃
·측정 종료 온도: 200℃・Measurement end temperature: 200℃
·시료 팬: 알루미늄제 팬・Sample pan: Aluminum pan
·측정 시료의 질량: 5mg・Mass of measurement sample: 5 mg
·Tg의 산정: DSC 차트의 하강 개시점과 하강 종료점의 중간 온도의 소수점 이하를 반올림함으로써 Tg를 산정했다.Calculation of Tg: Tg was calculated by rounding off the decimal point of the intermediate temperature between the starting point of the descent and the end point of the descent of the DSC chart.
(입자상 폴리머의 분해 온도의 측정)(Measurement of decomposition temperature of particulate polymer)
상기 아크릴 라텍스 1 및 유레테인 라텍스 1~3을, 온도 120℃에서 2시간 진공 건조시켜 입자상 폴리머를 얻었다. 이 입자상 폴리머에 대하여, 질소 분위기하에서 열질량 시차열 동시 측정(Tg-DTA)을 행했다. 입자상 폴리머의 측정 개시 시의 질량을 100%로 하여, 질량이 10% 감소한(90%가 된) 온도를 분해 온도로 했다.The acrylic latex 1 and urethane latex 1 to 3 were vacuum dried at a temperature of 120° C. for 2 hours to obtain a particulate polymer. This particulate polymer was subjected to thermal mass differential thermal simultaneous measurement (Tg-DTA) in a nitrogen atmosphere. The mass at the start of the measurement of the particulate polymer was taken as 100%, and the temperature at which the mass decreased by 10% (to 90%) was set as the decomposition temperature.
상기 열질량·시차열 동시 측정에는, 시차 주사 열량계(SII 테크놀로지사제, DSC7000)를 이용했다.A differential scanning calorimeter (DSC7000, manufactured by SII Technologies) was used for the simultaneous measurement of thermal mass and differential heat.
(탄성률(MPa)의 측정 방법)(Method for measuring elastic modulus (MPa))
JIS K 7127(1999)에 준거하여 25℃에서 인장 탄성률을 측정했다.According to JISK7127 (1999), the tensile modulus was measured at 25 degreeC.
상기 조제한 입자상 유기 성분의 분산액을 테프론(등록 상표) 필름 상에 캐스트하여, 100μm 막두께의 입자상 폴리머의 단독막을 제작했다. 이 단독막을 1cm×2cm로 잘라내고, 30mm/min으로 인장 시험(척 간 신장)을 행하여, 인장 탄성률을 결정했다.The dispersion of the prepared particulate organic component was cast on a Teflon (registered trademark) film to prepare a single film of the particulate polymer having a film thickness of 100 µm. The single film was cut out to 1 cm x 2 cm, and a tensile test (extension between chucks) was performed at 30 mm/min to determine the tensile modulus.
(체적 평균 입자경(μm)의 측정 방법)(Method for measuring volume average particle diameter (μm))
상기 SEa의 측정에 있어서, LPS의 분산액 대신에 상기 조제한 입자상 유기 성분의 분산액을 이용한 것 이외에는, 상기 SEa의 측정과 동일하게 하여, 입자상 유기 성분의 체적 평균 입자경 Ba를 측정했다.In the measurement of SEa, the volume average particle diameter Ba of the particulate organic component was measured in the same manner as in the measurement of SEa, except that the prepared dispersion of the particulate organic component was used instead of the dispersion of LPS.
<고체 전해질층용 시트 S-1의 제작><Production of sheet S-1 for solid electrolyte layer>
노점 -60℃의 드라이 룸에 있어서, 이하와 같이 하여 고체 전해질 조성물을 조제하고, 이 고체 전해질 조성물을 이용하여 고체 전해질층용 시트 S-1을 제작했다.In a dry room with a dew point of -60 degreeC, the solid electrolyte composition was prepared as follows, and the sheet|seat S-1 for solid electrolyte layers was produced using this solid electrolyte composition.
지르코니아제 45mL 용기(프리츠사제)에, 직경 5mm의 지르코니아 비즈를 180개 투입하고, 상기에서 합성한 체적 평균 입자경 0.8μm의 LPS 4.6g, 아크릴 라텍스 1 고형분이 0.4g이 되는 양, 및, 다이아이소뷰틸케톤 12.0g을 투입한 후, 이 용기를 유성 볼 밀 P-7(상품명, 프리츠사제)에 세팅하여, 온도 25℃, 회전수 350rpm으로 2시간 교반했다.180 zirconia beads having a diameter of 5 mm were put into a 45 mL container made of zirconia (manufactured by Fritz), 4.6 g of LPS having a volume average particle diameter of 0.8 μm synthesized above, an amount of acrylic latex 1 solid content of 0.4 g, and diiso After throwing in 12.0 g of butyl ketone, this container was set in the planetary ball mill P-7 (trade name, manufactured by Fritz), and stirred at a temperature of 25°C and a rotation speed of 350 rpm for 2 hours.
또한, 이 공정 전후에서 LPS는 체적 평균 입자경을 유지하고 있었다.In addition, before and after this process, LPS maintained the volume average particle diameter.
이와 같이 하여 얻은 고체 전해질 조성물의 슬러리를 두께 20μm의 알루미늄박 위에 애플리케이터(상품명: SA-201 베이커식 애플리케이터, 테스터 산교사제)에 의하여 건조 후 두께가 150μm가 되도록 도포하고 100℃에서 1시간 건조하여, 도포 건조층을 형성했다.After drying the slurry of the solid electrolyte composition obtained in this way by an applicator (trade name: SA-201 Baker-type applicator, manufactured by Tester Sangyo) on an aluminum foil having a thickness of 20 μm, the slurry was coated to a thickness of 150 μm, and dried at 100° C. for 1 hour, A coating dry layer was formed.
도포 건조층으로부터 500mg의 시료를 잘라내고, 톨루엔으로 추출하여, 포함되는 다이아이소뷰틸케톤의 양을 가스 크로마토그래피로 계량한 결과, 질량 기준으로 100ppm 함유하고 있었다.A 500 mg sample was cut out from the coating dry layer, extracted with toluene, and the amount of diisobutyl ketone contained was measured by gas chromatography, and as a result, it contained 100 ppm on a mass basis.
시료를 잘라낸 부분을 제거하도록 하고, 상기 도포 건조층으로부터 한 변이 15mm인 사각형의 시료를 잘라내, 이 시료를 하기 조건 1로 가압하여, 고체 전해질층용 시트 S-1을 제작했다.The cut-out portion of the sample was removed, and a rectangular sample having a side of 15 mm was cut out from the applied dry layer, and the sample was pressurized under the following condition 1 to prepare a sheet S-1 for a solid electrolyte layer.
-조건 1--Condition 1-
열프레스기(애즈원사제 소형 열프레스기 H300-15(상품명))를 이용하여 하기 표 1에 기재된 가열 온도 및 압력으로 5분간 가압했다.It pressurized for 5 minutes at the heating temperature and pressure shown in following Table 1 using the hot press machine (Azone company small hot press machine H300-15 (brand name)).
-조건 2--Condition 2-
핫플레이트를 하기 표 1에 기재된 온도로 하여, 한 변이 15mm인 사각형의 시료를 15분간 올린 후, 이 시료를, 열프레스기에 의하여 하기 표 1에 기재된 압력으로 5분간 가압했다.A hot plate was set at the temperature shown in Table 1 below, and a rectangular sample having a side of 15 mm was raised for 15 minutes, and then this sample was pressurized by a hot press at the pressure shown in Table 1 below for 5 minutes.
고체 전해질층용 시트 S-1의 제작에 있어서, 조성 및 가압의 조건을 하기 표 1에 기재된 조성 및 조건으로 변경한 것 이외에는, 고체 전해질층용 시트 S-1과 동일하게 하여, 하기 표 1에 나타내는, 고체 전해질층용 시트 S-1 이외의 고체 전해질층용 시트를 제작했다.In the preparation of the sheet S-1 for a solid electrolyte layer, except that the composition and pressurization conditions were changed to the compositions and conditions described in Table 1 below, in the same manner as in the sheet S-1 for a solid electrolyte layer, shown in Table 1 below, Sheets for solid electrolyte layers other than sheet S-1 for solid electrolyte layers were produced.
또한, 가압의 조건으로서 조건 1을 채용한 고체 전해질층용 시트의 제작은, 드라이 룸(노점 -60℃) 내에서 행했다. 한편, 가압의 조건으로서 조건 2를 채용한 고체 전해질층용 시트의 제작은, 글로브 박스(Ar 분위기하, 노점 -60℃) 내에서 행했다.In addition, preparation of the sheet|seat for solid electrolyte layers which employ|adopted Condition 1 as the conditions of pressurization was performed in a dry room (dew point -60 degreeC). On the other hand, preparation of the sheet for solid electrolyte
후술하는 정극 시트 및 부극 시트의 제작도 동일하다.The production of a positive electrode sheet and a negative electrode sheet, which will be described later, is also the same.
[표 1][Table 1]
[표의 주(注)][Note of table]
조건 2에서 제작한 시트가 갖는 도포 건조층의 분산 매체의 함유량은, 조건 2의 핫플레이트에 올린 후, 가압 전의 함유량이다.Content of the dispersion medium of the application|coating dry layer which the sheet|seat produced under
입자상 유기 성분의 함유량은 고형분의 함유량이다.Content of a particulate-form organic component is content of solid content.
<정극 시트 SS-1의 제작><Production of positive electrode sheet SS-1>
노점 -60℃의 드라이 룸에 있어서, 이하와 같이 하여 정극용 조성물을 조제하고, 이 정극용 조성물을 이용하여 정극 시트 SS-1을 제작했다.Dry room with dew point -60 degreeC WHEREIN: The composition for positive electrodes was prepared as follows, and positive electrode sheet SS-1 was produced using this composition for positive electrodes.
지르코니아제 45mL 용기(프리츠사제)에, 직경 5mm의 지르코니아 비즈를 180개 투입하고, 상기에서 합성한 LPS 7.8g, 아크릴 라텍스 1 고형분이 0.3g이 되는 양, 및, 다이아이소뷰틸케톤 10g을 투입했다. 이 용기를 유성 볼 밀 P-7(상품명, 프리츠사제)에 세팅하고, 온도 25℃, 회전수 350rpm으로 6시간 교반을 계속했다. 이와 같이 하여, 고체 전해질 조성물을 조제했다.180 zirconia beads with a diameter of 5 mm were put into a 45 mL container made of zirconia (manufactured by Fritz Co., Ltd.), 7.8 g of LPS synthesized above, an amount of acrylic latex 1 solid content of 0.3 g, and 10 g of diisobutyl ketone were added . This vessel was set in a planetary ball mill P-7 (trade name, manufactured by Fritz Corporation), and stirring was continued for 6 hours at a temperature of 25°C and a rotation speed of 350 rpm. In this way, a solid electrolyte composition was prepared.
이 고체 전해질 조성물 9.1g에 대하여, NMC 3.5g, 아세틸렌 블랙 0.15g, 및, 다이아이소뷰틸케톤 5g을 지르코니아제 45mL 용기(프리츠사제)에, 직경 5mm의 지르코니아 비즈 180개와 함께 투입하고, 이 용기를 유성 볼 밀 P-7에 세팅하여, 온도 25℃, 회전수 50rpm으로 5분간 교반하여 정극용 조성물을 얻었다.With respect to 9.1 g of this solid electrolyte composition, 3.5 g of NMC, 0.15 g of acetylene black, and 5 g of diisobutyl ketone were put into a 45 mL zirconia container (manufactured by Fritz) together with 180 zirconia beads having a diameter of 5 mm, and the container was It set in planetary ball mill P-7, and it stirred for 5 minutes at the temperature of 25 degreeC, and rotation speed of 50 rpm, and obtained the composition for positive electrodes.
이와 같이 하여 얻은 정극용 조성물의 슬러리를 두께 20μm의 알루미늄박 위에 애플리케이터(상품명: SA-201 베이커식 애플리케이터, 테스터 산교사제)에 의하여 정극용 조성물의 건조 후 질량이 1cm2당 20mg이 되도록 도포하고 120℃에서 1시간 건조하여 도포 건조층을 형성했다.The slurry for the positive electrode composition thus obtained was applied on an aluminum foil having a thickness of 20 μm with an applicator (trade name: SA-201 Baker Applicator, manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.) so that the mass of the composition for positive electrode after drying was 20 mg per 1 cm 2 , 120 It dried at °C for 1 hour to form a coating dry layer.
도포 건조층으로부터 500mg의 시료를 잘라내고, 톨루엔으로 추출하여, 포함되는 다이아이소뷰틸케톤의 양을 가스 크로마토그래피로 계량한 결과, 질량 기준으로 80ppm 함유하고 있었다.A 500 mg sample was cut out from the coating dry layer, extracted with toluene, and the amount of diisobutyl ketone contained was measured by gas chromatography, and as a result, it contained 80 ppm on a mass basis.
시료를 잘라낸 부분을 제거하도록 하고, 상기 도포 건조층으로부터 한 변이 15mm인 사각형의 시료를 잘라내, 이 시료를, 상기 조건 1로 5분간 가압하여, 정극 시트 SS-1을 제작했다.The cut-out portion of the sample was removed, a rectangular sample having a side of 15 mm was cut out from the applied dry layer, and the sample was pressurized under the condition 1 for 5 minutes to prepare a positive electrode sheet SS-1.
정극 SS-1을 갖는 시트의 제작에 있어서, 조성 및 가압의 조건을 하기 표 1에 기재된 조성 및 조건으로 변경한 것 이외에는, 하기 표 1에 나타내는, 정극 시트 SS-1 이외의 정극 시트를 제작했다.In the production of the sheet having the positive electrode SS-1, positive electrode sheets other than the positive electrode sheet SS-1 shown in Table 1 below were produced, except that the composition and pressurization conditions were changed to the compositions and conditions described in Table 1 below. .
[표 2][Table 2]
[표의 주][Note in table]
NMC: LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 NMC: LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2
조건 2에서 제작한 시트가 갖는 도포 건조층의 분산 매체의 함유량은, 조건 2의 핫플레이트에 올린 후, 가압 전의 함유량이다.Content of the dispersion medium of the application|coating dry layer which the sheet|seat produced under
입자상 유기 성분의 함유량은 고형분의 함유량이다.Content of a particulate-form organic component is content of solid content.
<부극 시트 FS-1의 제작><Production of negative electrode sheet FS-1>
노점 -60℃의 드라이 룸에 있어서, 이하와 같이 하여 부극용 조성물을 조제하고, 이 부극용 조성물을 이용하여 부극 시트 FS-1을 제작했다.Dry room with dew point -60 degreeC WHEREIN: The composition for negative electrodes was prepared as follows, and negative electrode sheet FS-1 was produced using this composition for negative electrodes.
지르코니아제 45mL 용기(프리츠사제)에, 직경 5mm의 지르코니아 비즈를 180개 투입하고, 상기에서 합성한 LPS 8.6g, 아크릴 라텍스 1 고형분이 0.4g이 되는 양, 및, 다이아이소뷰틸케톤 10g을 투입했다. 이 용기를 유성 볼 밀 P-7(상품명, 프리츠사제)에 세팅하고, 온도 25℃, 회전수 350rpm으로 6시간 교반했다.180 zirconia beads with a diameter of 5 mm were put into a 45 mL container made of zirconia (manufactured by Fritz), 8.6 g of LPS synthesized above, an amount of acrylic latex 1 solid content of 0.4 g, and 10 g of diisobutyl ketone were added . This vessel was set in a planetary ball mill P-7 (trade name, manufactured by Fritz Corporation), and stirred at a temperature of 25°C and a rotational speed of 350 rpm for 6 hours.
또한, 용기에, Si 분말(Alfa Aesar사제 Silicon Powder 체적 평균 입자경 1~5μm) 10.0g 및 아세틸렌 블랙 1.0g을 투입하고, 추가로 다이아이소뷰틸케톤 5g을 투입했다. 이 용기를 유성 볼 밀 P-7(상품명, 프리츠사제)에 세팅하고, 온도 25℃, 회전수 100rpm으로 5분간 교반하여 부극용 조성물을 얻었다.Furthermore, 10.0 g of Si powder (Silicon Powder volume average particle diameter 1-5 micrometers by Alfa Aesar company) and 1.0 g of acetylene black were thrown into the container, and 5 g of diisobutyl ketones were further thrown into it. This container was set in planetary ball mill P-7 (trade name, manufactured by Fritz Corporation), and stirred at a temperature of 25°C and a rotation speed of 100 rpm for 5 minutes to obtain a composition for negative electrodes.
이와 같이 하여 얻은 부극용 조성물의 슬러리를 20μm의 스테인리스박 위에 애플리케이터(상품명: SA-201 베이커식 애플리케이터, 테스터 산교사제)에 의하여 부극용 조성물의 건조 후 질량이 1cm2당 3.3mg이 되도록 도포하고 100℃에서 1시간 건조하여 도포 건조층을 형성했다.The slurry of the composition for negative electrode obtained in this way was applied on a 20 μm stainless steel foil with an applicator (trade name: SA-201 Baker Applicator, manufactured by Tester Sangyo) so that the mass of the composition for negative electrode after drying was 3.3 mg per 1 cm 2 , and 100 It dried at °C for 1 hour to form a coating dry layer.
도포 건조층으로부터 500mg의 시료를 잘라내고, 톨루엔으로 추출하여, 포함되는 다이아이소뷰틸케톤의 양을 가스 크로마토그래피로 계량한 결과, 80ppm 함유하고 있었다.A 500 mg sample was cut out from the coating dry layer, extracted with toluene, and the amount of diisobutyl ketone contained was measured by gas chromatography, and as a result, it contained 80 ppm.
시료를 잘라낸 부분을 제거하도록 하고, 상기 도포 건조층으로부터 한 변이 15mm인 사각형의 시료를 잘라내, 이 시료를, 상기 조건 1로 5분간 가압하여, 부극 시트 FS-1을 제작했다.The cut-out portion of the sample was removed, and a rectangular sample having a side of 15 mm was cut out from the applied dry layer, and the sample was pressurized under the condition 1 for 5 minutes to prepare a negative electrode sheet FS-1.
부극 시트 FS-1의 제작에 있어서, 조성 및 가압의 조건을 하기 표 1에 기재된 조성 및 조건으로 변경한 것 이외에는, 부극 시트 FS-1과 동일하게 하여, 부극 시트 FS-2~FS-13 및 HFS-1~HFS-5를 제작했다.In the preparation of the negative electrode sheet FS-1, the negative electrode sheets FS-2 to FS-13 and the negative electrode sheets FS-2 to FS-13 and HFS-1 to HFS-5 were produced.
[표 3][Table 3]
[표의 주][Note in table]
조건 2에서 제작한 시트가 갖는 도포 건조층의 분산 매체의 함유량은, 조건 2의 핫플레이트에 올린 후, 가압 전의 함유량이다.Content of the dispersion medium of the application|coating dry layer which the sheet|seat produced under
FS-8은, 진공하에서 행하고, 그 외에는 대기압하에서 가열했다.FS-8 was carried out under vacuum and otherwise heated under atmospheric pressure.
FS-9는, 조건 1의 가압 시간을 5분간으로부터 2시간으로 변경하여 행했다.FS-9 was performed by changing the pressurization time of condition 1 from 5 minutes to 2 hours.
입자상 유기 성분의 함유량은 고형분의 함유량이다.Content of a particulate-form organic component is content of solid content.
<전고체 이차 전지 T1의 제작><Production of all-solid-state secondary battery T1>
이하와 같이 하여, 도 1에 나타내는 층 구성을 갖는 전고체 이차 전지 T1을 제작했다.As follows, the all-solid-state secondary battery T1 which has the layer structure shown in FIG. 1 was produced.
부극 시트 FS-1의 부극 활물질층 상에, 고체 전해질층용 시트 S-3을, 부극 활물질층과 고체 전해질층이 접하도록 하여 중첩하고, 이와 같이 하여 얻은 적층체를 실온하 100MPa로 프레스한 후, 고체 전해질층용 시트 S-3이 갖는 알루미늄박을 박리했다. 이 적층체에, 고체 전해질층과 정극 활물질층이 접하도록 하고, 정극 시트 SS-3을 갖는 시트를 중첩하며, 이와 같이 하여 얻은 적층체를 150MPa 120℃에서 열프레스한 후, 추가로 400MPa로 5분 가압함으로써 전고체 이차 전지용 적층체를 제작했다.On the negative electrode active material layer of the negative electrode sheet FS-1, the sheet S-3 for a solid electrolyte layer was superposed so that the negative electrode active material layer and the solid electrolyte layer were in contact, and the laminate thus obtained was pressed at 100 MPa at room temperature, The aluminum foil which sheet|seat S-3 for solid electrolyte layers has was peeled. The solid electrolyte layer and the positive electrode active material layer were brought into contact with this laminate, the sheets having the positive electrode sheet SS-3 were superposed on top of each other, and the laminate obtained in this way was hot-pressed at 150 MPa and 120 ° C. By minute pressurization, the laminated body for all-solid-state secondary batteries was produced.
이 전고체 이차 전지용 적층체를 이용하여 도 2에 나타내는 전고체 이차 전지(13)를 제작했다.The all-solid-state
전고체 이차 전지용 적층체(12)를 직경 10mm의 원판상으로 잘라냈다. 직경 10mm의 전고체 이차 전지용 적층체를 스페이서와 와셔(도 2에 있어서 도시하지 않음)를 포함한, 스테인리스제의 2032형 코인 케이스(11)에 넣고, 2032형 코인 케이스(11)를 고정시킴(구속압: 0.1MPa)으로써, 전고체 이차 전지(13)를 제작했다.The
전고체 이차 전지 T1의 제작에 있어서, 하기 표 4에 기재된 층 구성을 채용한 것 이외에는, 전고체 이차 전지 T1과 동일하게 하여, 하기 표 4에 기재된 전고체 이차 전지 T1 이외의 전고체 이차 전지를 제작했다.In the production of the all-solid-state secondary battery T1, except that the layer configuration described in Table 4 was adopted, in the same manner as the all-solid-state secondary battery T1, all-solid-state secondary batteries other than the all-solid-state secondary battery T1 described in Table 4 were prepared made
-사이클 특성 시험--Cycle characteristic test-
상기에서 제작한, 전고체 이차 전지를 이용하여, 30℃의 환경하, 충전 전륫값 0.1mA 및 방전 전륫값 0.1mA의 조건으로 4.3V~3.0V의 충방전을 1회 반복했다.Using the all-solid-state secondary battery produced above, charging and discharging of 4.3V to 3.0V was repeated once under the conditions of 0.1mA before charge and 0.1mA before discharge in an environment of 30°C.
그 후, 사이클 시험으로서, 25℃의 환경하, 충방전 전륫값 0.6mA의 조건으로 4.3V~3.0V의 충방전을 반복하는 시험을 실시했다.Then, as a cycle test, the test which repeats charging and discharging of 4.3V-3.0V under the conditions of the charge/discharge voltage of 0.6 mA in 25 degreeC environment was implemented.
1사이클째의 방전 용량과 20사이클째의 방전 용량을 측정하여, 하기 평가 기준에 따라 평가했다. 본 시험에 있어서 "C" 이상이 합격이다.The discharge capacity at the 1st cycle and the discharge capacity at the 20th cycle were measured and evaluated according to the following evaluation criteria. In this test, "C" or higher is a pass.
방전 용량 유지율(%)=(20사이클째의 방전 용량/1사이클째의 방전 용량)×100Discharge capacity retention rate (%) = (discharge capacity at 20th cycle/1 discharge capacity at cycle) x 100
-평가 기준--Evaluation standard-
A 방전 용량 유지율: 70% 이상 99% 이하A Discharge capacity retention rate: 70% or more and 99% or less
B 방전 용량 유지율: 60% 이상 70% 미만B Discharge capacity retention rate: 60% or more and less than 70%
C 방전 용량 유지율: 50% 이상 60% 미만C Discharge capacity retention rate: more than 50% and less than 60%
D 방전 용량 유지율: 35% 이상 50% 미만D Discharge capacity retention rate: 35% or more and less than 50%
E 방전 용량 유지율: 35% 미만E Discharge capacity retention: less than 35%
-레이트 특성 시험--Rate characteristic test-
상기에서 제작한, 전고체 이차 전지를 이용하여, 30℃의 환경하, 충전 전륫값 0.1mA 및 방전 전륫값 0.1mA의 조건으로 4.3V~3.0V의 충방전을 1회 행했다.Using the all-solid-state secondary battery produced above, charging and discharging of 4.3V to 3.0V was performed once under the conditions of 0.1mA before charge and 0.1mA before discharge in an environment of 30°C.
그 후, 레이트 특성 시험으로서, 25℃의 환경하, 충전 전륫값 0.2mA의 조건으로 4.3V까지 충전한 후, 방전 전륫값 0.2mA로 3.0V까지 방전을 실시했다(1사이클째).Then, as a rate characteristic test, after charging to 4.3V under the conditions of 0.2mA of pre-charge voltage under 25 degreeC environment, it discharged to 3.0V with 0.2mA pre-discharge value (1st cycle).
다음으로, 25℃의 환경하, 충전 전륫값 0.2mA의 조건으로 4.3V까지 충전한 후, 방전 전륫값 1mA로 3.0V까지 방전을 실시했다(2사이클째).Next, in a 25 degreeC environment, after charging to 4.3V under the conditions of 0.2 mA of pre-charge value, it discharged to 3.0 V with 1 mA of pre-discharge values (2nd cycle).
1사이클째의 방전 용량과 2사이클째의 방전 용량을 측정하고, 하기 식으로부터 방전 용량 유지율을 산출하여, 하기 평가 기준에 따라 평가했다. "C" 이상이 합격이다.The discharge capacity of the 1st cycle and the discharge capacity of the 2nd cycle were measured, the discharge capacity retention rate was computed from the following formula, and it evaluated according to the following evaluation criteria. "C" or higher is a pass.
방전 용량 유지율(%)=(2사이클째의 방전 용량/1사이클째의 방전 용량)×100Discharge capacity retention rate (%) = (discharge capacity at 2nd cycle/1 discharge capacity at cycle) x 100
-평가 기준--Evaluation standard-
A 55% 이상 99% 이하A 55% or more and 99% or less
B 35% 이상 55% 미만B 35% or more and less than 55%
C 25% 이상 35% 미만C 25% or more and less than 35%
D 10% 이상 25% 미만
E 10% 미만E less than 10%
-결착성 시험--Adhesiveness test-
직경 10mm의 원판상으로 잘라낸 상기 전고체 이차 전지용 적층체의 스테인리스박을 아래로 하여 탁자 위에 두고, 세로 1cm, 가로 5cm 테이프(상품명: NITTO TAPE P-222, 닛토 덴코사제)를 전고체 이차 전지용 적층체의 알루미늄박 상에 첩부했다. 이 테이프를 알루미늄박에 대하여 90°의 각도에서 인장 속도 30mm/min으로 박리하여(90° 박리 시험), 전고체 이차 전지용 적층체의 박과 구성층 사이, 또는, 구성층 사이에서 박리가 발생했을 때의 테이프를 잡아 당기는 강도를 하기 평가 기준에 적용시켜 평가했다.The stainless foil of the above-mentioned all-solid-state secondary battery laminate cut into a disk shape with a diameter of 10 mm is placed on a table with a 1 cm length and a width of 5 cm tape (trade name: NITTO TAPE P-222, manufactured by Nitto Denko Corporation) laminated for an all-solid-state secondary battery. It affixed on the aluminum foil of a sieve. This tape was peeled with respect to the aluminum foil at an angle of 90° at a tensile rate of 30 mm/min (90° peel test), and peeling occurred between the foil and the constituent layers of the all-solid-state secondary battery laminate or between the constituent layers. The strength of pulling the tape at the time was evaluated by applying the following evaluation criteria.
상기 박리가 발생하지 않고 테이프만이 박리된 경우, 다른 전고체 이차 전지용 적층체를 이용하여 재차 평가를 행했다.When only the tape peeled without the said peeling generate|occur|produced, it evaluated again using the other laminated body for all-solid-state secondary batteries.
본 시험에 있어서 "D" 이상이 합격이다.In this test, "D" or more is a pass.
-평가 기준--Evaluation standard-
A 0.3N/cm 이상A 0.3N/cm or more
B 0.2N/cm 초과 0.3N/cm 미만B More than 0.2N/cm and less than 0.3N/cm
C 0.1N/cm 이상 0.2N/cm 이하C 0.1N/cm or more and 0.2N/cm or less
D 0.01N/cm 이상 0.1N/cm 미만D 0.01N/cm or more and less than 0.1N/cm
E 테이프를 부착시킨 것만으로 균열 또는 손상이 발생했다.E cracks or damage occurred just by attaching the tape.
F 시험 전부터 균열 또는 손상이 발생했다.F cracks or damage occurred before the test.
[표 4][Table 4]
표 4로부터 명확한 바와 같이, 본 발명의 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법에 의하여 얻은 시트를 갖지 않는 전고체 이차 전지는, 전지 특성 및 결착성이 모두 불합격이었다.As is clear from Table 4, the all-solid-state secondary battery without a sheet obtained by the method for manufacturing the sheet for an all-solid-state secondary battery of the present invention failed both in battery characteristics and binding properties.
이에 대하여, 본 발명의 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법에 의하여 얻은 시트를 적어도 1층 갖는 전고체 이차 전지는, 전지 특성 및 결착성이 모두 합격이었다.On the other hand, the all-solid-state secondary battery which has at least one layer of the sheet|seat obtained by the manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries of this invention passed both a battery characteristic and binding property.
본 발명을 그 실시형태와 함께 설명했지만, 우리는 특별히 지정하지 않는 한 우리의 발명을 설명의 어느 세부에 있어서도 한정하고자 하는 것은 아니며, 첨부한 청구범위에 나타낸 발명의 정신과 범위에 반하지 않고 폭넓게 해석되어야 한다고 생각한다.Although the present invention has been described along with its embodiments, we do not intend to limit our invention in any detail of the description unless otherwise specified, and broadly interpret the invention without going against the spirit and scope of the invention as set forth in the appended claims. i think it should be
본원은, 2019년 3월 29일에 일본에서 특허 출원된 특원 2019-067058에 근거하여 우선권을 주장하는 것이며, 이것은 여기에 참조로하여 그 내용을 본 명세서의 기재된 일부로서 원용한다.This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-067058 for which a patent application was filed in Japan on March 29, 2019, which takes in the content as a part of description of this specification with reference here.
1 부극 집전체
2 부극 활물질층
3 고체 전해질층
4 정극 활물질층
5 정극 집전체
6 작동 부위
10 전고체 이차 전지
11 2032형 코인 케이스
12 전고체 이차 전지용 적층체
13 전고체 이차 전지(코인 전지)1 Negative electrode current collector
2 Negative electrode active material layer
3 solid electrolyte layer
4 Positive electrode active material layer
5 positive electrode current collector
6 working area
10 all-solid-state secondary battery
11 2032 type coin case
12 All-solid-state secondary battery laminate
13 All-solid-state secondary battery (coin battery)
Claims (13)
입자상 유기 성분 및 체적 평균 입자경 1.0μm 이하의 황화물계 무기 고체 전해질을 함유하며, 상기 입자상 유기 성분의 함유량이, 상기 황화물계 무기 고체 전해질 및 상기 입자상 유기 성분의 합계의 함유량 중, 15질량% 이하인 혼합물을, 상기 입자상 유기 성분의 유리 전이 온도보다 20℃ 이상 높고, 상기 입자상 유기 성분의 분해 온도 미만의 온도에 있어서, 상기 입자상 유기 성분의 탄성률의 1/10보다 높은 압력으로, 가압하는 것을 포함하는, 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법.A method for producing a sheet for an all-solid secondary battery comprising a sulfide-based inorganic solid electrolyte having a volume average particle diameter of 1.0 μm or less and a particulate organic component, the method comprising:
A mixture comprising a particulate organic component and a sulfide-based inorganic solid electrolyte having a volume average particle diameter of 1.0 µm or less, wherein the content of the particulate organic component is 15% by mass or less of the total content of the sulfide-based inorganic solid electrolyte and the particulate organic component is higher than the glass transition temperature of the particulate organic component by 20 ° C. or more and below the decomposition temperature of the particulate organic component, at a pressure higher than 1/10 of the elastic modulus of the particulate organic component, The manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries.
상기 탄성률이 150MPa 이상인, 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법.The method according to claim 1,
The said elastic modulus is 150 MPa or more, The manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries.
상기 황화물계 무기 고체 전해질 및 상기 입자상 유기 성분이, 체적 평균 입자경에 대하여 하기 식 (I)로 규정되는 관계를 충족시키는, 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법.
Ba<SEa<20Ba 식 (I)
식 중, SEa는 상기 황화물계 무기 고체 전해질의 체적 평균 입자경이며, Ba는 상기 입자상 유기 성분의 체적 평균 입자경이다.The method according to claim 1 or 2,
The manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries with which the said sulfide-type inorganic solid electrolyte and the said particulate-form organic component satisfy|fill the relationship prescribed|regulated by following formula (I) with respect to a volume average particle diameter.
Ba<SEa<20Ba formula (I)
In the formula, SEa is the volume average particle diameter of the sulfide-based inorganic solid electrolyte, and Ba is the volume average particle diameter of the particulate organic component.
상기 혼합물을 구성하는 황화물계 무기 고체 전해질을 1.0μm 이하의 체적 평균 입자경으로 조정하는 공정을 포함하는, 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries including the process of adjusting the sulfide-type inorganic solid electrolyte which comprises the said mixture to a volume average particle diameter of 1.0 micrometer or less.
상기 혼합물이 활물질을 함유하는, 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries in which the said mixture contains an active material.
상기 활물질이 부극 활물질인, 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법.6. The method of claim 5,
The manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries whose said active material is a negative electrode active material.
상기 부극 활물질이 규소 원소 또는 주석 원소를 포함하는, 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법.7. The method of claim 6,
The manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries in which the said negative electrode active material contains a silicon element or a tin element.
상기 유리 전이 온도가 30℃ 이상인, 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법.8. The method according to any one of claims 1 to 7,
The said glass transition temperature is 30 degreeC or more, The manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries.
상기 혼합물의 가압을 상기 유리 전이 온도보다 50℃ 이상 높은 온도에서 행하는, 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법.9. The method according to any one of claims 1 to 8,
The manufacturing method of the sheet|seat for all-solid-state secondary batteries which pressurizes the said mixture at the temperature 50 degreeC or more higher than the said glass transition temperature.
상기 혼합물이 분산매를 함유하며, 상기 제조 방법은, 상기 가압 전에 상기 혼합물을, 분산매를 완전히 제거시키지 않고 가열하는 공정을 포함하는, 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법.10. The method according to any one of claims 1 to 9,
The mixture contains a dispersion medium, and the manufacturing method includes a step of heating the mixture before the pressurization without completely removing the dispersion medium.
청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 전고체 이차 전지용 시트의 제조 방법에 의하여 얻은 전고체 이차 전지용 시트를, 상기 정극 활물질층, 상기 고체 전해질층 및 상기 부극 활물질층 중 적어도 1층으로 하여 포함하는 공정을 포함하는, 전고체 이차 전지의 제조 방법.A method for manufacturing an all-solid-state secondary battery comprising a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode active material layer in this order, the method comprising:
The sheet for an all-solid-state secondary battery obtained by the method for manufacturing the sheet for an all-solid-state secondary battery according to any one of claims 1 to 10 is included as at least one of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode active material layer The manufacturing method of the all-solid-state secondary battery including the process of doing.
상기 정극 활물질층, 상기 고체 전해질층 및 상기 부극 활물질층 중 적어도 하나의 층이, 청구항 12에 기재된 전고체 이차 전지용 시트로 구성된 층인 전고체 이차 전지.An all-solid-state secondary battery comprising a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode active material layer in this order,
An all-solid-state secondary battery, wherein at least one of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode active material layer is a layer composed of the all-solid-state secondary battery sheet according to claim 12 .
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