WO2021066060A1 - 無機固体電解質含有組成物、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池、並びに、無機固体電解質含有組成物、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池の製造方法 - Google Patents

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

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鈴木 秀幸
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Definitions

  • the present invention relates to an inorganic solid electrolyte-containing composition, an all-solid secondary battery sheet and an all-solid secondary battery, and an inorganic solid electrolyte-containing composition, an all-solid secondary battery sheet and an all-solid secondary battery. Regarding.
  • the negative electrode, electrolyte, and positive electrode of the all-solid-state secondary battery are all solid, which can greatly improve the safety and reliability of batteries using organic electrolytes. It is also said that it will be possible to extend the service life. Further, the all-solid-state secondary battery can have a structure in which electrodes and electrolytes are directly arranged side by side and arranged in series. Therefore, it is possible to increase the energy density as compared with a secondary battery using an organic electrolytic solution, and it is expected to be applied to an electric vehicle, a large storage battery, or the like.
  • Patent Document 1 describes a solid electrolyte composition containing an inorganic solid electrolyte (A) having conductivity of metal ions belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table and a binder (B).
  • a solid electrolyte composition in which the binder (B) has at least one component represented by a specific formula is described. Further, in Patent Document 2, a non-polar solvent-insoluble first binder that is discontinuously present in any one or more of the positive electrode layer, the negative electrode layer, and the solid electrolyte layer is continuously present. It is possible to form an all-solid-state secondary battery containing a non-polar solvent-soluble second binder and having different SP values between the first binder and the second binder, and further, such a constituent layer and the like. The slurry is described.
  • the constituent layer forming material has not only the adhesion between solid particles (bonding property) but also the adhesion with adjacent constituent layers and current collectors (interlayer adhesion). Further strengthening of sex) is required. Further, in addition to the basic battery characteristics, the demand for charge / discharge characteristics such as cycle characteristics and rate characteristics is becoming higher. In an all-solid-state secondary battery, the active material (active material layer) usually expands and contracts repeatedly due to charging and discharging, so that voids are formed between solid particles in the active material layer and the charging and discharging characteristics gradually deteriorate.
  • the (negative electrode) active material that can be alloyed with lithium exhibits high ionic conductivity and is attracting attention because it contributes to the improvement of basic battery performance.
  • the discharge characteristics are significantly reduced.
  • a constituent layer forming material that contributes to improvement of charge / discharge characteristics is required.
  • Patent Documents 1 and 2 there is no description in Patent Documents 1 and 2 regarding such enhancement of adhesion and improvement of charge / discharge characteristics.
  • the present invention can enhance the adhesion between solid particles and the interlayer adhesion, and contributes to the improvement of charge / discharge characteristics of the all-solid-state secondary battery. It is an object of the present invention to provide a composition containing an inorganic solid electrolyte which can be used. Another object of the present invention is to provide an all-solid-state secondary battery sheet and an all-solid-state secondary battery using this inorganic solid electrolyte-containing composition. A further object of the present invention is to provide a method for producing an inorganic solid electrolyte-containing composition, a sheet for an all-solid secondary battery, and an all-solid secondary battery exhibiting the above-mentioned excellent properties.
  • the present inventors have made the inorganic solid electrolyte-containing composition contain two types of sulfide-based inorganic solid electrolytes, and then set the average particle size of each sulfide-based inorganic solid electrolyte in a range different from each other.
  • the adhesion between the sulfide-based inorganic solid electrolytes by further containing two types of polymer binders showing a specific adsorption rate for each of the sulfide-based inorganic solid electrolytes in combination, this It has been found that the interlayer adhesion between the constituent layer made of the composition and the layer in contact with the constituent layer can be enhanced.
  • an all-solid-state secondary battery having excellent charge / discharge characteristics can be realized by adopting the constituent layer formed of the inorganic solid electrolyte-containing composition as the constituent layer of the all-solid-state secondary battery.
  • the present invention has been further studied based on these findings and has been completed.
  • Polymeric binder adsorption rate for the sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE A) is 30% or more and (B A), Periodic table having a Group 1 or conductive metal ion belonging to Group 2, the average particle size of less than 1 ⁇ m sulfide-based inorganic solid electrolyte and (SE B), Sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE B) an inorganic solid electrolyte containing composition containing a polymeric binder adsorption rate is less than 30% (B B) with respect to.
  • the average particle size of the sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE A ) is 2 ⁇ m or more.
  • SE A The difference between the average particle size of the sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE A ) and the average particle size of the sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE B ) is 0.5 ⁇ m or more, ⁇ 1> or ⁇ 2>.
  • polymeric binder (B A) comprises a component having a functional group selected from the following functional groups (a), ⁇ 1> ⁇ inorganic solid electrolyte containing as claimed in any one of ⁇ 4> Composition.
  • polymeric binder (B B) are polyurethanes, hydrocarbon polymers, fluorine-based polymer or (meth) acrylic polymers, ⁇ 1> to inorganic solid electrolyte containing composition according to any one of ⁇ 6> Stuff.
  • ⁇ 9> The inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8>, which contains an active material.
  • adsorption rate to the active material of the polymeric binder (B A) is 20% or more
  • Adsorption rate to the active material of the polymeric binder (B B) is less than 20%
  • ⁇ 11> The inorganic solid electrolyte-containing composition according to ⁇ 9> or ⁇ 10>, wherein the active material is an active material containing a silicon element or a tin element.
  • ⁇ 12> The inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 11>, which contains a conductive auxiliary agent.
  • the all-solid state in which 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 inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 12>.
  • Secondary battery. ⁇ 15> The method for producing an inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 12> above. Prior to mixing with the sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE B) and polymer binder (B B), pre-mixing the sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE A) and polymer binder (B A), inorganic solid electrolytes Method for producing the contained composition.
  • ⁇ 16> A premix of a sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE A ) and a polymer binder (BA), a sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE B ), and a polymer binder ( BB ) are mixed, ⁇ 15.
  • the method for producing an inorganic solid electrolyte-containing composition ⁇ 17> A method for producing a sheet for an all-solid secondary battery, which forms a film of the inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 12> above.
  • ⁇ 18> A method for manufacturing an all-solid-state secondary battery, wherein the all-solid-state secondary battery is manufactured through the manufacturing method according to ⁇ 17> above.
  • the present invention can enhance the adhesion between solid particles and the interlayer adhesion, and contributes to the improvement of charge / discharge characteristics of the all-solid-state secondary battery. It is possible to provide an inorganic solid electrolyte-containing composition which can be used.
  • the present invention can also provide an all-solid-state secondary battery sheet and an all-solid-state secondary battery having a layer composed of the inorganic solid electrolyte-containing composition.
  • the present invention can provide a method for producing an inorganic solid electrolyte-containing composition, a sheet for an all-solid secondary battery, and an all-solid secondary battery exhibiting the above-mentioned excellent properties.
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view schematically showing the coin-type all-solid-state secondary battery produced in the examples.
  • the numerical range represented by using "-" means a range including the numerical values before and after "-" as the lower limit value and the upper limit value.
  • the indication of a compound is used to mean that the compound itself, its salt, and its ion are included.
  • (meth) acrylic means one or both of acrylic and methacrylic. The same applies to (meth) acrylate.
  • substituents for which substitution or non-substitution is not specified may have an appropriate substituent in the group. Therefore, in the present invention, even if it is simply described as a YYY group, this YYY group includes a mode having a substituent in addition to a mode having no substituent. This is also synonymous with compounds that do not specify substitution or non-substitution.
  • Preferred substituents include, for example, Substituent Z, which will be described later.
  • the respective substituents or the like may be the same or different from each other.
  • the polymer means a polymer, but is synonymous with a so-called polymer compound.
  • the composition containing an inorganic solid electrolyte of the present invention is a composition containing a sulfide-based inorganic solid electrolyte and a polymer binder, and includes the following sulfide-based inorganic solid electrolytes (SEA) and ( SE A) as sulfide-based inorganic solid electrolytes. and at least two SE B), containing at least two following polymer binder as the polymeric binder (B a) and (B B), preferably the dispersion medium, the active material depending on the application, a conductive aid, etc. Contains.
  • SEA sulfide-based inorganic solid electrolytes
  • SE A sulfide-based inorganic solid electrolytes
  • Sulfide-based inorganic solid electrolyte SE A : Sulfide-based inorganic solid electrolyte with conductivity of metal ions belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table and an average particle size of 1 ⁇ m or more Sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE B ): Has conductivity of the periodic table Group 1 or metal ions belonging to the second group, the average particle size of the sulfide of less than 1 ⁇ m based inorganic solid electrolyte polymer binder (B A): Polymer binder with an adsorption rate of 30% or more for a sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE A )
  • the content state of the sulfide-based inorganic solid electrolyte (sometimes simply referred to as an inorganic solid electrolyte) and the polymer binder (sometimes simply referred to as a binder) is not particularly limited.
  • the degree of adsorption of the inorganic solid electrolyte (SE A) and polymer binder (B A) is not particularly limited, the range preferably in the form of the composition, more preferably to maintain the dispersion state of the solid particles (the form of a slurry) It is set appropriately within.
  • Polymer binder (B A) and (B B) (together both may be referred to the polymer binder (B).), Respectively, in the inorganic solid electrolyte containing layer which had been formed in the composition, an inorganic solid electrolyte (more , Active material, conductive auxiliary agent, etc. that can coexist), and functions as a binder that binds solid particles (for example, inorganic solid electrolytes to each other, inorganic solid electrolytes to active materials, active materials to each other). Furthermore, it may function as a binder that binds the current collector and the solid particles.
  • the polymer binder (B A) mainly as a binder for the solid particles to each other, as a binder of polymeric binder (B B) mainly current collector and the solid particles, and functions.
  • the polymer binder (B) may or may not have a function of binding solid particles to each other.
  • a sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE A ) and (SE B ) (these may be collectively referred to as a sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE)) are contained in a dispersion medium.
  • the slurry is dispersed in.
  • the polymer binder (B) preferably has a function of dispersing solid particles in the dispersion medium. Further, when the polymer binder (B) is dispersed in the dispersion medium (in the solid state), a part of the polymer binder (B) may be dissolved in the dispersion medium as long as the effect of the present invention is not impaired.
  • the inorganic solid electrolytes can be firmly bound to each other in the constituent layer, and the constituent layer in which the inorganic solid electrolytes are firmly bound to each other can be firmly bound to each other. Can be realized. Further, this constituent layer exhibits a strong binding force (interlayer adhesion) to a layer adjacent to itself, for example, a base material (current collector), another constituent layer, or the like.
  • the active material layer on the current collector is formed of the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention
  • the current collector and the active material layer are strong. Interlayer adhesion can also be realized, and charge / discharge characteristics can be further improved.
  • the above-mentioned action and effect are realized by using the inorganic solid electrolyte (SE) and the binder (B) in combination in the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention.
  • the details of the reason are not yet clear, but it can be considered as follows. That is, in the inorganic solid electrolyte containing composition, of the above components, considered part of the binder indicating a high adsorption rate (B A) is dispersed by adsorbing the inorganic solid electrolyte (SE A).
  • an inorganic solid electrolyte (SE A) and an inorganic solid electrolyte (SE B) the binder (B A) and component layer was firmly bound by the binder (B B) It is thought that it can be formed.
  • SE A inorganic solid electrolyte adsorbed
  • SE B inorganic solid electrolyte as a starting point (SE A) each other binder (B A) forming
  • the arrived network is preferentially constructed.
  • the inorganic solid electrolyte (SE B ), the binder ( BB ), and the active material coexisting in the inorganic solid electrolyte-containing composition fill the voids of the network (enter the voids).
  • the inorganic solid electrolyte (SE B ) or the active material adheres to the surface or voids of the network by the binder (B).
  • component layer solid particles are formed by sintering wearing expresses a strong binding force inorganic solid electrolyte having a large diameter (SE A) to each other is bound with a high adsorption rate of the binder (B A) (solid A strong constituent layer of particles is formed).
  • inorganic solid electrolyte (SE A) binder adsorbed on the surface of the network on behalf of the binder (B A) consumed in the binder between (B B) by the substrate (current collector) or laminated Adhesion with other constituent layers is reinforced.
  • SE A inorganic solid electrolyte binder adsorbed on the surface of the network on behalf of the binder (B A) consumed in the binder between (B B) by the substrate (current collector) or laminated Adhesion with other constituent layers is reinforced.
  • an all-solid-state secondary battery sheet having this constituent layer When this sheet for an all-solid-state secondary battery (constituent layer) is used as a constituent layer of the all-solid-state secondary battery, the solid particles are made stronger by both
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention is a material for forming a solid electrolyte layer or an active material layer of an all-solid secondary battery sheet (including an electrode sheet for an all-solid secondary battery) or an all-solid secondary battery. It can be preferably used as a constituent layer forming material). In particular, it can be preferably used as a material for forming a negative electrode sheet for an all-solid secondary battery or a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material having a large expansion and contraction due to charge and discharge, and high charge / discharge characteristics can be achieved in this embodiment as well.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention is preferably a non-aqueous composition.
  • the non-aqueous composition includes not only a water-free aspect but also a form in which the water content (also referred to as water content) is preferably 500 ppm or less.
  • the water content is more preferably 200 ppm or less, further preferably 100 ppm or less, and particularly preferably 50 ppm or less.
  • the water content indicates the amount of water contained in the inorganic solid electrolyte-containing composition (mass ratio to the inorganic solid electrolyte-containing composition).
  • the mixture is filtered through a 0.02 ⁇ m membrane filter and curled fisher.
  • the value shall be the value measured using titration.
  • the composition containing an inorganic solid electrolyte of the present invention also includes an embodiment containing an active material, a conductive auxiliary agent, and the like in addition to the inorganic solid electrolyte.
  • an active material e.g., a conductive auxiliary agent
  • the components contained in the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention and the components that can be contained will be described.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention contains a sulfide-based inorganic solid electrolyte.
  • the inorganic solid electrolyte is an inorganic solid electrolyte
  • the solid electrolyte is a solid electrolyte capable of transferring ions inside the solid electrolyte. Since it does not contain organic substances as the main ionic conductive material, it is an organic solid electrolyte (polymer electrolyte typified by polyethylene oxide (PEO), organic typified by lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiTFSI), etc.
  • PEO polyethylene oxide
  • LiTFSI lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide
  • the inorganic solid electrolyte is a solid in a steady state, it is usually not dissociated or liberated into cations and anions. In this respect, it is clearly distinguished from the electrolyte or inorganic electrolyte salts (LiPF 6 , LiBF 4 , Lithium bis (fluorosulfonyl) imide (LiFSI), LiCl, etc.) that are dissociated or liberated into cations and anions in the polymer. Will be done.
  • the inorganic solid electrolyte is not particularly limited as long as it has the conductivity of the ions of the metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and is generally one having no electron conductivity.
  • the all-solid-state secondary battery of the present invention is a lithium-ion battery
  • the inorganic solid electrolyte preferably has lithium ion ionic conductivity.
  • the sulfide-based inorganic solid electrolyte contained in the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention is at least two types of sulfide-based inorganic solid electrolytes (SE A ) and (SE B ), and is, for example, 2 to 4 types. 2 or 3 types are preferable.
  • the materials and other physical properties of the sulfide-based inorganic solid electrolytes (SE A ) and (SE B ) may be the same or different as long as they each satisfy the average particle size described later.
  • sulfide-based inorganic solid electrolyte (sometimes simply referred to as an inorganic solid electrolyte), a sulfide-based inorganic solid electrolyte material usually used for an all-solid secondary battery can be appropriately selected and used.
  • the sulfide-based inorganic solid electrolyte preferably contains a sulfur atom, has ionic conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table, and has electronic insulation.
  • the sulfide-based inorganic solid electrolyte preferably contains at least Li, S and P as elements and has lithium ion conductivity, but other than Li, S and P may be used depending on the purpose or case. It may contain elements.
  • Examples of the sulfide-based inorganic solid electrolyte include a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte satisfying the composition represented by the following formula (S1).
  • L a1 M b1 P c1 S d1 A e1 (S1)
  • L represents an element selected from Li, Na and K, with Li being preferred.
  • 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 indicate the composition ratio of each element, and a1: b1: c1: d1: e1 satisfy 1 to 12: 0 to 5: 1: 2 to 12: 0 to 10.
  • a1 is preferably 1 to 9, more preferably 1.5 to 7.5.
  • b1 is preferably 0 to 3, more preferably 0 to 1.
  • d1 is preferably 2.5 to 10, more preferably 3.0 to 8.5.
  • e1 is preferably 0 to 5, more preferably 0 to 3.
  • composition ratio of each element can be controlled by adjusting the blending amount of the raw material compound when producing the sulfide-based inorganic solid electrolyte as described below.
  • the sulfide-based inorganic solid electrolyte may be non-crystal (glass) or crystallized (glass-ceramic), or only a part thereof may be crystallized.
  • Li-PS-based glass containing Li, P and S, or Li-PS-based glass ceramics containing Li, P and S can be used.
  • Sulfide-based inorganic solid electrolytes include, for example, lithium sulfide (Li 2 S), phosphorus sulfide (for example, diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 )), simple phosphorus, simple sulfur, sodium sulfide, hydrogen sulfide, and lithium halide (eg, lithium halide). It can be produced by the reaction of at least two or more raw materials in sulfides of LiI, LiBr, LiCl) and the element represented by M (for example, SiS 2 , SnS, GeS 2).
  • the ratio of Li 2 S and P 2 S 5 is, Li 2 S: at a molar ratio of P 2 S 5, preferably 60: 40 ⁇ It is 90:10, more preferably 68:32 to 78:22.
  • the lithium ion conductivity can be made high.
  • the lithium ion conductivity can be preferably 1 ⁇ 10 -4 S / cm or more, and more preferably 1 ⁇ 10 -3 S / cm or more. There is no particular upper limit, but it is practical that it is 1 ⁇ 10 -1 S / cm or less.
  • Li 2 S-P 2 S 5 Li 2 S-P 2 S 5 -LiCl, Li 2 S-P 2 S 5 -H 2 S, Li 2 S-P 2 S 5 -H 2 S-LiCl, Li 2 S-LiI-P 2 S 5 , Li 2 S-LiI-Li 2 O-P 2 S 5 , Li 2 S-LiBr-P 2 S 5 , Li 2 S-Li 2 O-P 2 S 5 , Li 2 S-Li 3 PO 4- P 2 S 5 , Li 2 S-P 2 S 5- P 2 O 5 , Li 2 S-P 2 S 5- SiS 2 , Li 2 S-P 2 S 5- SiS 2 -LiCl, Li 2 S-P 2 S 5 -SnS, Li 2 S-P 2 S 5 -Al 2 S 3, Li 2 S-GeS 2, Li 2
  • the mixing ratio of each raw material does not matter.
  • an amorphization method can be mentioned.
  • the amorphization method include a mechanical milling method, a solution method and a melt quenching method. This is because processing at room temperature is possible and the manufacturing process can be simplified.
  • the sulfide-based inorganic solid electrolyte is used as particles.
  • the shape of the particles is not particularly limited and may be flat, amorphous or the like, but spherical or granular is preferable.
  • the average particle size of the sulfide-based inorganic solid electrolyte is usually preferably 0.01 ⁇ m or more, and more preferably 0.1 ⁇ m or more.
  • the upper limit is preferably 100 ⁇ m or less, and more preferably 50 ⁇ m or less.
  • the solid particles having an average particle size in the above range those having an average particle size of 1 ⁇ m or more are used as the sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE A), and the sulfide-based inorganic solid electrolyte is used.
  • SE B one having an average particle size of less than 1 ⁇ m is used.
  • the average particle size of the inorganic solid electrolyte (SE A) (D A) is 1 ⁇ m or more. By setting the average particle size to 1 ⁇ m or more, the charge / discharge characteristics can be improved. In addition, the adhesion between solid particles and the adhesion between layers can be enhanced. In forming the structure layer, it such a network can be constructed preferentially binder inorganic solid electrolytes bound in (B A) (SE A) is considered to contribute.
  • the average particle diameter (D A) is the charge and discharge characteristics, even in that it can mainly enhance the interlayer adhesion between the adhesion and the substrate between the solid particles (collector) is preferably not less than 1.5 [mu] m, 2 [mu] m The above is more preferable.
  • the upper limit is as described above, but from the viewpoint of excellent dispersibility of solid particles having both dispersibility, 10 ⁇ m or less is more preferable, 5 ⁇ m or less is further preferable, and less than 3.0 ⁇ m in terms of charge / discharge characteristics. Especially preferable.
  • the average particle size of the inorganic solid electrolyte (SE B) (D B) is less than 1 [mu] m. By setting the average particle size to less than 1 ⁇ m, the charge / discharge characteristics of the all-solid-state secondary battery, especially the rate characteristics, can be improved. In addition, the adhesion between solid particles and the adhesion between layers can be enhanced.
  • the average particle diameter (D B) is charge-discharge characteristics, even in that it can mainly enhance the interlayer adhesion, the following are preferred 0.8 [mu] m.
  • the lower limit is as described above, but if the particle size is too small, the amount of binder required for binding increases, which affects the battery performance. Therefore, 0.1 ⁇ m or more is even more preferable, and 0.3 ⁇ m. The above is more preferable.
  • the difference of the inorganic solid electrolyte and an average particle diameter (D A) of (SE A) and the average particle size of the inorganic solid electrolyte (SE B) (D B) (D A -D B) is not particularly limited, the solid particles From the viewpoint of mutual adhesion, interlayer adhesion, and charge / discharge characteristics, 0.5 ⁇ m or more is preferable, 0.5 to 9 ⁇ m is more preferable, 0.6 to 4 ⁇ m is further preferable, and 1 to 2 ⁇ m is particularly preferable.
  • the average particle diameter (D A) the ratio of the average particle diameter (D A) / average particle diameter (D B)] is not particularly limited, the adhesion of the solid particles to each other and interlayer adhesion with respect to the average particle diameter (D B) In terms of properties and charge / discharge characteristics, for example, 1.5 to 50 is preferable, 2 to 10 is more preferable, and 2 to 5 is further preferable.
  • the average particle size of the inorganic solid electrolyte can be adjusted by a usual method such as mechanical milling.
  • the average particle size of the inorganic solid electrolyte means the median diameter (D50) in the particle size distribution.
  • the median diameter is measured by the following procedure. In a 20 mL sample bottle, prepare a heptane dispersion sample having a solid content concentration of 1% by mass of the inorganic solid electrolyte. The dispersion sample is irradiated with 1 kHz ultrasonic waves for 10 minutes, and immediately after that, it is used for the test. Using this dispersion sample, data was captured 50 times using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device LA-920 (trade name, manufactured by HORIBA) using a measuring quartz cell at a temperature of 25 ° C.
  • LA-920 laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device
  • the average particle size of the inorganic solid electrolyte in the constituent layer is measured as follows. Specifically, after disassembling the battery and peeling off the constituent layer containing the inorganic solid electrolyte, the solid particles constituting the constituent layer are dispersed with a diisobutylketone dispersion medium or the like (difference in dispersion state, agglomerates are present).
  • an ultrasonic homogenizer or the like is appropriately used.
  • the active material and the inorganic solid electrolyte are separated by sedimentation difference due to the difference in specific gravity or centrifugation.
  • the inorganic solid electrolyte recovered in this manner is separated into an inorganic solid electrolyte (SE A ) and an inorganic solid electrolyte (SE B ) by an evaluation method of median diameter or the like.
  • the median diameter of each inorganic solid electrolyte thus obtained is measured by the above method.
  • the particle size distribution of median diameter is analyzed for an inorganic solid electrolyte, and the particle size distribution is calculated from the shape difference of the particle size distribution caused by the above particle size difference. It can be confirmed (sorted) by doing.
  • the recovered inorganic solid electrolyte is observed with a scanning electron microscope (SEM), and the particle size is confirmed by measuring the particle size of 10 representative images at 5000 times to prepare a particle size distribution (inorganic solid electrolyte). Can be sorted).
  • the inorganic solid electrolytes (SE A ) and (SE B ) may be the same substance or different substances.
  • the inorganic solid electrolytes (SE A ) and (SE B ) may contain one type or two or more types, respectively.
  • the mass (mg) (grain amount) of the inorganic solid electrolyte per unit area (cm 2) of the solid electrolyte layer is not particularly limited. It can be appropriately determined according to the designed battery capacity, and can be, for example, 1 to 100 mg / cm 2 . However, when the composition containing the inorganic solid electrolyte contains an active material described later, the amount of the inorganic solid electrolyte is preferably such that the total amount of the active material and the inorganic solid electrolyte is in the above range.
  • the total content (total content) of the inorganic solid electrolyte in the composition containing the inorganic solid electrolyte is not particularly limited, but is 50% by mass at 100% by mass of solid content in terms of adhesion and dispersibility. % Or more, more preferably 70% by mass or more, and particularly preferably 90% by mass or more. From the same viewpoint, the upper limit is preferably 99.9% by mass or less, more preferably 99.5% by mass or less, and particularly preferably 99% by mass or less.
  • the total content of the inorganic solid electrolyte in the inorganic solid electrolyte-containing composition is within the above range of the total content of the active material and the inorganic solid electrolyte. Is preferable.
  • the solid content refers to a component that does not disappear by volatilizing or evaporating when the inorganic solid electrolyte-containing composition is dried at 150 ° C. for 6 hours under an atmospheric pressure of 1 mmHg and a nitrogen atmosphere. .. Typically, it refers to a component other than the dispersion medium described later.
  • the content of each of the inorganic solid electrolyte (SE A ) and the inorganic solid electrolyte (SE B ) in 100% by mass of the solid content of the inorganic solid electrolyte-containing composition is not particularly limited, and is preferably a range that satisfies the above total content. It is set appropriately with.
  • the content of each of the inorganic solid electrolyte (SE A ) and the inorganic solid electrolyte (SE B ) is that of the inorganic solid electrolyte (SE A ) or (SE B ). It is the total content of the content and the content of the active material.
  • the content of the inorganic solid electrolyte (SE A ) in 100% by mass of the solid content is preferably 10% by mass or more, preferably 20% by mass or more, in that the adhesion between the solid particles can be mainly enhanced. Is more preferable, and 30% by mass or more is further preferable.
  • the upper limit is preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, and further preferably 70% by mass or less because it suppresses aggregation and makes it possible to form a high ionic conductive layer. It is preferably 55% by mass or less, and particularly preferably 55% by mass or less.
  • the content of the inorganic solid electrolyte (SE B ) in 100% by mass of the solid content is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, in that the interlayer adhesion can be mainly enhanced. , 20% by mass or more is more preferable.
  • the upper limit is preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, and 70% by mass or less, in that both the adhesion between solid particles and the adhesion between layers can be achieved at the same time. It is more preferably 55% by mass or less.
  • Mass difference between the content of the inorganic solid electrolyte (SE A ) and the content of the inorganic solid electrolyte (SE B ) in 100% by mass of the solid content of the composition containing the inorganic solid electrolyte [(Containance of the inorganic solid electrolyte (SE A )) Amount)-(content of inorganic solid electrolyte (SE B ))] is not particularly limited, but is, for example, 0 to 50% by mass in that the adhesion between solid particles and the interlayer adhesion can be strengthened in a well-balanced manner. Preferably, 0 to 30% by mass is more preferable.
  • Content) / (content of inorganic solid electrolyte (SE A ))] is not particularly limited, but is, for example, 0.1 to 10 in that the adhesion between solid particles and the interlayer adhesion can be strengthened in a well-balanced manner. Is preferable, and 0.5 to 4 is more preferable.
  • the contents of the inorganic solid electrolyte (SE A ) and the inorganic solid electrolyte (SE B ) are the total of half of the content of the active material when the machine solid electrolyte-containing composition contains the active material described later.
  • the content shall be.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention contains a polymer binder.
  • the polymer binder has a function of binding solid particles such as a sulfide-based inorganic solid electrolyte in the constituent layer, and also has a function of enhancing interlayer adhesion.
  • Polymeric binder containing inorganic solid electrolytes containing composition of the present invention is at least two polymeric binder (B A) and (B B), for example, can be 2 to four, two or three Seeds are preferred.
  • a polymeric binder adsorption rate for the sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE A) is 30% or more (B A), the adsorption rate for the sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE B) Use with a polymer binder ( BB ) that is less than 30%.
  • the adsorption rate of the binder is a value measured using a dispersion medium contained in the composition containing an inorganic solid electrolyte and a specific inorganic solid electrolyte, and the binder is used with respect to the inorganic solid electrolyte in the dispersion medium. It is an index showing the degree of adsorption.
  • the adsorption of the binder to the inorganic solid electrolyte includes not only physical adsorption but also chemical adsorption (adsorption by chemical bond formation, adsorption by transfer of electrons, etc.).
  • the adsorption rate for the inorganic solid electrolyte having the same composition as the inorganic solid electrolyte composition (type and content) in the inorganic solid electrolyte-containing composition is used. ..
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition contains a plurality of types of dispersion media
  • the adsorption rate is measured using a dispersion medium having the same composition as the dispersion medium (type and content) in the inorganic solid electrolyte-containing composition. ..
  • the adsorption rate for the plurality of types of binders is similarly used.
  • the adsorption rate for the sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE A) (A SEA) is 30% or more. Accordingly, involved in the construction of the network rigidly by binding inorganic solid electrolyte (SE A) together with the layer is adhesion between the solid particles, further it can enhance the interlayer adhesion as appropriate Conceivable. In addition, the charge / discharge characteristics of the all-solid-state secondary battery can be improved.
  • the adsorption rate ( ASEA ) is preferably 35% or more in that the adhesion between solid particles can be mainly enhanced.
  • the upper limit is not particularly limited.
  • the adsorption rate for the sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE B) (A SEB) is less than 30%.
  • the inorganic solid electrolyte (SE B ) adheres to or binds to the voids or the surface of the network of the inorganic solid electrolyte (SE A ) to reinforce the adhesion between the solid particles. It is considered that the interlayer adhesion can be enhanced.
  • the charge / discharge characteristics of the all-solid-state secondary battery can be improved.
  • the adsorption rate (ASEB ) is preferably less than 20%, more preferably less than 10%, still more preferably less than 5%, in that it does not cover the entire surface of the solid particles and can mainly enhance the interlayer adhesion.
  • the lower limit is not particularly limited, but is more preferably 0.1% or more, particularly preferably 0.2% or more, still more preferably 0.3% or more in that aggregation of the polymer binder can be suppressed.
  • Adsorption of the inorganic solid electrolyte (SE A) (A SEA) and the inorganic solid electrolyte adsorption rate (SE B) the difference (A SEA -A SEB) and (A SEB) is not particularly limited, the solid particles are From the viewpoint of adhesion and interlayer adhesion, 30% or more is preferable, and 30 to 100% is more preferable.
  • the polymeric binder (B B), the adsorption rate for the sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE A) is, for example, can be set in the same range as the adsorption ratio (A SEB).
  • the polymeric binder (B A), the adsorption rate to the active material, and a polymeric binder of (B B), the adsorption rate to the active material are both not particularly limited. If an inorganic solid electrolyte containing composition of the present invention contains an active material to be described later (the case of forming an active material layer of an inorganic solid electrolyte containing composition), polymeric binder (B A), the adsorption rate to the active material From the viewpoint of improving the dispersibility of the active material, it is preferably 20% or more, more preferably 25 to 100%, and even more preferably 30 to 100%.
  • the adsorption rate to the active material from the viewpoint of adhesion is not lowered, preferably less than 20%, more preferably 0-20%, is 0-10% Is even more preferable.
  • the adsorption rate of the binder to the active material is a value measured by using the active material and the dispersion medium contained in the composition containing the inorganic solid electrolyte, and the binder has a value with respect to the active material in the dispersion medium. It is an index showing the degree of adsorption.
  • the adsorption of the binder to the active material includes not only physical adsorption but also chemical adsorption (adsorption by chemical bond formation, adsorption by transfer of electrons, etc.).
  • the composition containing an inorganic solid electrolyte contains a plurality of types of active substances
  • the composition contains a plurality of types of dispersion media, and when a plurality of types of binders are used
  • the adsorption rate of the binder to the inorganic solid electrolyte described above is the same.
  • the adsorption rate of the binder with respect to the active material is a value calculated by the method described in Examples.
  • the adsorption rate for the active material can be appropriately set in the same manner as the adsorption rate for the inorganic solid electrolyte.
  • Each adsorption rate of the polymer binder includes the type of polymer (main chain), the composition of the polymer (type and content of constituent components), the presence or absence of functional groups described later, the type or content, and the form of the binder (solubility in a dispersion medium). It can be adjusted according to the amount). For example, in the case of a step-growth polymerization polymer such as polyurethane, the content of the constituent component represented by the formula (I-3A) described later is increased, or the content of the constituent component represented by the formula (I-3C) is increased. When the amount is reduced, the adsorption rate tends to increase. In the present invention, the adsorption rate of the binder is a value calculated by the method described in Examples.
  • Polymer binder (B A) and (B B), respectively, also contain one, may contain two or more kinds.
  • the total content (total content) of the polymer binder in the inorganic solid electrolyte-containing composition is 0.001% by mass with respect to 100% by mass of the solid component in terms of adhesion between solid particles and interlayer adhesion.
  • the above is preferable, 0.05% by mass or more is more preferable, 0.1% by mass or more is further preferable, and 0.2% by mass or more is particularly preferable.
  • As the upper limit 10% by mass or less is preferable, 5% by mass or less is more preferable, and 3% by mass or less is further preferable, in terms of low resistance and cycle characteristics.
  • each polymer binder (B A) and (B B), the content of the inorganic solid electrolyte containing composition is not particularly limited, is preferably appropriately set in a range satisfying the above total content.
  • Solid content in 100% by mass of the polymeric binder (B A) is the adhesion of the solid particles to each other in such that it can mainly reinforced, preferably at least 0.1 wt%, 0.2 wt% The above is more preferable, and 0.5% by mass or more is further preferable.
  • the upper limit is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and further preferably 3% by mass or less because it coats solid particles and causes an increase in resistance.
  • Solid content in 100% by mass of the polymeric binder (B B) is a point or the like which can mainly enhance the interlayer adhesion, preferably at least 0.1 wt%, is 0.2 mass% or more More preferably, it is more preferably 0.5% by mass or more.
  • the upper limit is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and further preferably 3% by mass or less in terms of compatibility between adhesion and resistance.
  • mass difference between the content of the content and the polymer binder (B B) of the polymeric binder (B A) [(content of the polymer binder (B A)) - (content polymer binder (B B))] is not particularly limited, in that it can enhance well-balanced and adhesion and interlayer adhesion between the solid particles, for example, preferably from -1 to 1, -0. 5 to 0.5 is more preferable.
  • the mass ratio of the content of the polymer binder (B B) [(content of the polymer binder (B B)) / (content of the polymer binder (B a))] is not particularly limited, in that it can enhance well-balanced and adhesion and interlayer adhesion between the solid particles, for example, preferably 0.1 to 10, 0 .5 to 5 are more preferable.
  • the mass ratio of the total mass (total amount) of the inorganic solid electrolyte and the active material to the (total) mass of the polymer binder [(mass of the inorganic solid electrolyte + activity).
  • the mass of the substance / (mass of the polymer binder)] is preferably in the range of 1,000 to 1. This ratio is more preferably 1000 to 2, and even more preferably 500 to 10.
  • polymeric binder (B A ) Is preferably a particulate binder, and the polymer binder ( BB ) is preferably a dissolved type.
  • the fact that the binder is soluble in the dispersion medium means that the solubility is 80% or more in the solubility measurement.
  • the method for measuring the solubility is as follows.
  • a specified amount of the binder to be measured is weighed in a glass bottle, 100 g of the dispersion medium contained in the composition containing an inorganic solid electrolyte is added thereto, and the mixture is placed on a mix rotor at a rotation speed of 80 rpm at a temperature of 25 ° C. Stir for hours.
  • the transmittance of the mixed solution after stirring for 24 hours thus obtained is measured under the following conditions. This test (transmittance measurement) is performed by changing the amount of the binder dissolved (the above-specified amount), and the upper limit concentration X (mass%) at which the transmittance is 99.8% is defined as the solubility of the binder in the above dispersion medium.
  • the polymer forming the polymer binder is not particularly limited as long as it satisfies the above adsorption rate with respect to the inorganic solid electrolyte, and is, for example, sequential polymerization (polycondensation, polyaddition) of polyurethane, polyurea, polyamide, polyimide, polyester, polyether, polycarbonate and the like.
  • a chain polymerization polymer such as a fluoropolymer (fluorine-containing polymer), a hydrocarbon polymer, a vinyl polymer, or a (meth) acrylic polymer can be mentioned.
  • Polymer binder (B A) is not particularly limited as long as it satisfies the suction rate (A SEA), for example, polyurethane, (meth) acrylic polymer, polyester or polyimide, and more preferably a polyurethane or (meth) acrylic polymer.
  • Polymer binder (B B) is not particularly limited as long as it satisfies the suction rate (A SEB), for example, polyurethane, hydrocarbon polymer, fluorine-based polymer or (meth) acrylic polymer is preferably a hydrocarbon-based polymer or ( Meta) acrylic polymers are more preferred.
  • the hydrocarbon-based polymer a polymer having a constituent component derived from styrene, butylene, or the like is preferable.
  • the main chain of a polymer means a linear molecular chain in which all other molecular chains constituting the polymer can be regarded as a branched chain or a pendant with respect to the main chain. Although it depends on the mass average molecular weight of the molecular chain regarded as a branched chain or a pendant chain, the longest chain among the molecular chains constituting the polymer is typically the main chain. However, the terminal group of the polymer terminal is not included in the main chain.
  • the side chain of the polymer means a molecular chain other than the main chain, and includes a short molecular chain and a long molecular chain.
  • the step-growth polymerization polymer has at least one bond of urethane bond, urea bond, amide bond, imide bond, ester bond, ether bond and carbonate bond in the main chain of the polymer.
  • the polymer having such a bond include polyurethane, polyurea, polyamide, polyimide, polyester, polyether and polycarbonate polymers, or copolymers thereof.
  • the copolymer may be a block copolymer having each of the above polymers as a segment, or a random copolymer in which each component constituting two or more of the above polymers is randomly bonded.
  • the above-mentioned bond contained in the main chain contributes to the improvement of adhesion of solid particles and the like in the constituent layers of the all-solid-state secondary battery and the like by forming a hydrogen bond.
  • the hydrogen bonds may be formed between the above bonds, or may be formed by the above bonds and other partial structures of the main chain.
  • the above bonds preferably have hydrogen atoms that form hydrogen bonds (the nitrogen atoms of each bond are unsubstituted) in that hydrogen bonds can be formed with each other.
  • the bond is not particularly limited as long as it is contained in the main chain of the polymer, and may be any of the modes contained in the structural unit (repeating unit) and / or the mode contained as a bond connecting different structural units. ..
  • the above-mentioned bond contained in the main chain is not limited to one type, and may be two or more types.
  • the binding mode of the main chain is not particularly limited, and may have two or more kinds of bonds at random, and the segmented main chain of a segment having a specific bond and a segment having another bond. It may be a chain.
  • the main chain having the above bond is not particularly limited, but a main chain having at least one segment of urethane bond, urea bond, amide bond, imide bond and ester bond is preferable, and a main chain composed of polyamide, polyurea or polyurethane is preferable. Chains are more preferred, and main chains made of polyurethane are even more preferred.
  • the main chain having the above-mentioned bond contains two or more kinds of constituents represented by any of the following formulas (I-1) to (I-4) (preferably 2 to 8 kinds, more preferably 2 kinds).
  • a main chain formed by sequentially polymerizing a diamine compound that leads to the above is preferable.
  • the polymer having such a main chain include polyurethane, polyurea, polyamide, polyimide, polyester and polycarbonate. The combination of each component is appropriately selected according to the polymer species.
  • the main chain made of polycarbonate, a configuration component formula (I-3) as a constituent or R P1 is represented by the following formula was introduced oxygen atoms at both ends of R P1 (I-2)
  • Examples thereof include a main chain having a constituent component represented by the following formula (I-2) and a constituent component represented by the following formula (I-3).
  • One kind of component in the combination of constituents means the number of kinds of constituents represented by any one of the following formulas, and there are two kinds of constituents represented by one of the following formulas. Even if it does, it is not interpreted as two kinds of constituents.
  • RP1 and RP2 each indicate a molecular chain having a molecular weight or mass average molecular weight of 20 or more and 200,000 or less.
  • the molecular weight of this molecular chain cannot be uniquely determined because it depends on the type and the like, but for example, 30 or more is preferable, 50 or more is more preferable, 100 or more is further preferable, and 150 or more is particularly preferable.
  • the upper limit is preferably 100,000 or less, more preferably 10,000 or less.
  • the molecular weight of the molecular chain is measured for the starting compound before it is incorporated into the main chain of the polymer.
  • the molecular chains that can be taken as RP1 and RP2 are not particularly limited, but are preferably a hydrocarbon chain, a polyalkylene oxide chain, a polycarbonate chain or a polyester chain, more preferably a hydrocarbon chain or a polyalkylene oxide chain, and a hydrocarbon chain. , Polycarbon oxide chains or polypropylene oxide chains are more preferred.
  • the hydrocarbon chain that can be taken as RP1 and RP2 means a chain of hydrocarbons composed of carbon atoms and hydrogen atoms, and more specifically, at least two compounds composed of carbon atoms and hydrogen atoms. It means a structure in which an atom (for example, a hydrogen atom) or a group (for example, a methyl group) is eliminated.
  • the hydrocarbon chain also includes a chain having a group containing an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom in the chain, for example, a hydrocarbon group represented by the following formula (M2).
  • M2 hydrocarbon group represented by the following formula
  • This hydrocarbon chain may have a carbon-carbon unsaturated bond and may have a ring structure of an aliphatic ring and / or an aromatic ring. That is, the hydrocarbon chain may be a hydrocarbon chain composed of a hydrocarbon selected from an aliphatic hydrocarbon and an aromatic hydrocarbon.
  • Such a hydrocarbon chain may be any one that satisfies the above molecular weight, and both a chain composed of a low molecular weight hydrocarbon group and a hydrocarbon chain composed of a hydrocarbon polymer (also referred to as a hydrocarbon polymer chain).
  • hydrocarbon chains include hydrocarbon chains.
  • a low molecular weight hydrocarbon chain is a chain composed of ordinary (non-polymerizable) hydrocarbon groups, and examples of the hydrocarbon groups include aliphatic or aromatic hydrocarbon groups, and specific examples thereof.
  • Is an alkylene group (preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, further preferably 1 to 3 carbon atoms), an arylene group (preferably 6 to 22 carbon atoms, preferably 6 to 14 carbon atoms, 6 to 10 carbon atoms). Is more preferable), or a group consisting of a combination thereof is preferable.
  • This hydrocarbon chain may have a polymerized chain (for example, (meth) acrylic polymer) as a substituent.
  • the aliphatic hydrocarbon group is not particularly limited, and for example, from a hydrogen-reduced product of an aromatic hydrocarbon group represented by the following formula (M2), or a partial structure of a known aliphatic diisosoane compound (for example, from isophorone). Narumoto) and the like.
  • the hydrocarbon group contained in each of the constituent components of each example described later can also be mentioned.
  • the aromatic hydrocarbon group include a hydrocarbon group contained in each of the constituent components described below, and an arylene group (for example, one or more hydrogen atoms from the aryl group mentioned in the substituent Z described later).
  • the removed group specifically a phenylene group, a trilene group or a xylylene group) or a hydrocarbon group represented by the following formula (M2) is preferable.
  • X represents a single bond, -CH 2- , -C (CH 3 ) 2- , -SO 2- , -S-, -CO- or -O-, from the viewpoint of adhesion.
  • -CH 2- or -O- is preferable, and -CH 2- is more preferable.
  • the above-mentioned alkylene group and alkylene group exemplified here may be substituted with a substituent Z, preferably a halogen atom (more preferably a fluorine atom).
  • RM2 to RM5 each represent a hydrogen atom or a substituent, and a hydrogen atom is preferable.
  • the substituent that can be taken as RM2 to RM5 is not particularly limited, and examples thereof include a substituent Z described later.
  • a substituent Z described later for example, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms, and -OR M6. , -N (R M6) 2, -SR M6 (R M6 represents a substituent, preferably an aryl group having an alkyl group or a C 6-10 having 1 to 20 carbon atoms.), a halogen atom (e.g., Fluorine atom, chlorine atom, bromine atom) are preferably mentioned.
  • a halogen atom e.g., Fluorine atom, chlorine atom, bromine atom
  • the ⁇ N ( RM6 ) 2 is an alkylamino group (preferably 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms) or an arylamino group (preferably 6 to 40 carbon atoms, 6 to 20 carbon atoms). More preferred).
  • a hydrocarbon polymer chain may be a polymer chain in which (at least two) polymerizable hydrocarbons are polymerized, and may be a chain composed of a hydrocarbon polymer having a larger number of carbon atoms than the above-mentioned low molecular weight hydrocarbon chain.
  • the chain is not particularly limited, but is preferably a chain composed of a hydrocarbon polymer composed of 30 or more, more preferably 50 or more carbon atoms.
  • the upper limit of the number of carbon atoms constituting the hydrocarbon polymer is not particularly limited, and may be, for example, 3,000.
  • the hydrocarbon polymer chain is preferably a chain composed of an aliphatic hydrocarbon having a main chain satisfying the above number of carbon atoms, and is composed of an aliphatic saturated hydrocarbon or an aliphatic unsaturated hydrocarbon. It is more preferable that the chain is made of a polymer (preferably an elastomer). Specific examples of the polymer include a diene polymer having a double bond in the main chain and a non-diene polymer having no double bond in the main chain.
  • the diene polymer examples include a styrene-butadiene polymer, a styrene-ethylene-butadiene copolymer, a copolymer of isobutylene and isoprene (preferably butyl rubber (IIR)), a butadiene polymer, an isoprene polymer, and ethylene.
  • IIR butyl rubber
  • -Propylene-diene copolymer and the like can be mentioned.
  • the non-diene polymer examples include olefin polymers such as an ethylene-propylene copolymer and a styrene-ethylene-butylene copolymer, and hydrogen-reduced products of the diene polymer.
  • the hydrocarbon to be a hydrocarbon chain preferably has a reactive group at its terminal, and more preferably has a polycondensable terminal reactive group.
  • the polycondensation or polyaddition-capable terminal reactive group forms a group bonded to RP1 or RP2 of each of the above formulas by polycondensation or polyaddition.
  • Examples of such a terminal reactive group include an isocinate group, a hydroxy group, a carboxy group, an amino group and an acid anhydride, and a hydroxy group is preferable.
  • hydrocarbon polymers having terminal reactive groups examples include NISSO-PB series (manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.), clay sole series (manufactured by Tomoe Kosan Co., Ltd.), and PolyVEST-HT series (manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.).
  • Poly-bd series manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.
  • poly-ip series manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.
  • EPOL manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.
  • Polytail series manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.
  • polyalkylene oxide chain examples include chains composed of known polyalkylene oxides.
  • the carbon number of the alkyleneoxy group is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 6, and even more preferably 2 or 3 (polyethylene oxide chain or polypropylene oxide chain).
  • the polyalkylene oxide chain may be a chain composed of one kind of alkylene oxide or a chain composed of two or more kinds of alkylene oxides (for example, a chain composed of ethylene oxide and propylene oxide).
  • polycarbonate chain or polyester chain examples include known chains made of polycarbonate or polyester.
  • the polyalkylene oxide chain, the polycarbonate chain, or the polyester chain each preferably has an alkyl group (preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms) at the terminal.
  • Polyalkylene oxide chain which can be taken as R P1 and R P2, end of the polycarbonate chain and a polyester chain, appropriately changing the constituents as R P1 and R P2 are represented by the formulas above the embeddable ordinary chemical structure be able to.
  • the terminal oxygen atom of the polyalkylene oxide chain is removed and incorporated as RP1 or RP2 of the above-mentioned constituents.
  • RN is a hydrogen atom
  • RN are hydrogen atoms, inside or at the end of the alkyl group contained in the molecular chain. It may have an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms).
  • RP1 and RP2 are divalent molecular chains, but at least one hydrogen atom is substituted with -NH-CO-, -CO-, -O-, -NH- or -N ⁇ .
  • the molecular chain may be trivalent or higher.
  • R P1 among the molecular chain is preferably a hydrocarbon is a chain, more preferably a hydrocarbon chain of low molecular weight, more preferably a hydrocarbon chain comprised of hydrocarbon groups aliphatic or aromatic, Hydrocarbon chains consisting of aromatic hydrocarbon groups are particularly preferred.
  • RP2 is preferably a low molecular weight hydrocarbon chain (more preferably an aliphatic hydrocarbon group) or a molecular chain other than a low molecular weight hydrocarbon chain, and is preferably a low molecular weight hydrocarbon chain and a low molecular weight hydrocarbon chain.
  • a mode containing each molecular chain other than the hydrocarbon chain having a molecular weight is more preferable.
  • formula (I-3), component represented by any one of formula (I-4) and formula (I-6) are components R P2 is a hydrocarbon group chain of low molecular weight And, RP2 contains at least two kinds of constituents which are molecular chains other than low molecular weight hydrocarbon chains.
  • constituent components represented by the above formula (I-1) are shown below.
  • the raw material compound (diisocyanate compound) for deriving the constituent component represented by the above formula (I-1) include the diisocyanate compound represented by the formula (M1) described in International Publication No. 2018/20827. Specific examples thereof include polypeptide 4,4'-diphenylmethane diisocyanate and the like.
  • the constituent component represented by the formula (I-1) and the raw material compound derived from the constituent component are not limited to those described in the following specific examples and the above documents.
  • the raw material compound (carboxylic acid or its acid chloride, etc.) that derives the constituents represented by the above formula (I-2) is not particularly limited, and is described in, for example, paragraph [0074] of International Publication No. 2018/020827. , Carboxylic acid or acid chloride compounds and specific examples thereof.
  • the constituents represented by the above formula (I-3) or formula (I-4) are shown below.
  • the raw material compound (diol compound or diamine compound) for deriving the constituent component represented by the above formula (I-3) or the above formula (I-4) is not particularly limited, and for example, International Publication No. 2018 / Examples of each compound described in No. 020827 and specific examples thereof are given, and dihydroxyoxamid is also mentioned.
  • the constituent components represented by the formula (I-3) or the formula (I-4) and the raw material compounds derived thereto are not limited to those described in the following specific examples and the above documents.
  • the number of repetitions is an integer of 1 or more, and is appropriately set within a range satisfying the molecular weight or the number of carbon atoms of the molecular chain.
  • R P3 represents an aromatic or aliphatic linking group (tetravalent), preferred linking group represented by any one of the following formulas (i) ⁇ (iix).
  • X 1 represents a single bond or a divalent linking group.
  • divalent linking group an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms (for example, methylene, ethylene, propylene) is preferable.
  • propylene 1,3-hexafluoro-2,2-propanediyl is preferable.
  • RX and RY represent hydrogen atoms or substituents, respectively.
  • * indicates the binding site with the carbonyl group in formula (1-5).
  • the substituents can take as R X and R Y, not particularly limited, include later-described substituent Z, an alkyl group (carbon number is preferably from 1 to 12, more preferably 1 to 6, 1-3 More preferably) or an aryl group (preferably 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 14 carbon atoms, even more preferably 6 to 10 carbon atoms).
  • the carboxylic acid dianhydride represented by the above formula (I-5) and the raw material compound (diamine compound) leading to the constituent components represented by the above formula (I-6) are not particularly limited, and are not particularly limited, for example. Examples thereof include the compounds described in WO2018 / 020827 and WO2015 / 046313 and specific examples thereof.
  • RP1 , RP2 and RP3 may each have a substituent.
  • substituent group is not particularly limited, for example, include substituents Z to be described later, the substituents which can take as R M2 are preferably exemplified.
  • the polymer constituting the binder is a chain composed of a hydrocarbon group having a low molecular weight of RP2 as a constituent component represented by the formula (I-3) or the formula (I-4), preferably the formula (I-3).
  • the functional group is a constituent component (preferably having a group having an ether group and / or a carbonyl group, more preferably a group containing a carboxy group) (preferably the following formula (I).
  • R P2 is the component (preferably the polyalkylene oxide chain as a molecular chain and has a structure component) represented by the following formula (I-3B) It is preferable that RP2 has at least three kinds of constituents (preferably constituents represented by the following formula (I-3C)) which are the above-mentioned hydrocarbon polymer chains as molecular chains. preferable.
  • RP1 is as described above.
  • RP2A represents a chain consisting of a low molecular weight hydrocarbon group (preferably an aliphatic hydrocarbon group), and when it is a polymer forming a binder A, it is preferably a functional group, which will be described later. It has at least one group selected from the functional group group (I), more preferably an ether group and / or a carbonyl group, and more preferably a carboxy group. Examples thereof include bis (hydroxymethyl) acetic acid compounds such as 2,2-bis (hydroxymethyl) butyric acid.
  • RP2B represents a polyalkylene oxide chain.
  • RP2C represents a hydrocarbon polymer chain. Chain composed of a hydrocarbon group of low molecular weight that can be taken as R P2A, hydrocarbon polymer chain which can be taken as a polyalkylene oxide chain and R P2C can take as R P2B are respectively taken as R P2 in the above formula (I-3) It is synonymous with the aliphatic hydrocarbon groups, polyalkylene oxide chains and hydrocarbon polymer chains, and the preferred ones are also the same. The content of the constituent components represented by the above formulas in the polymer constituting the binder will be described later.
  • the step-growth polymerization polymer may have components other than the components represented by the above formulas.
  • a constituent component is not particularly limited as long as it can be sequentially polymerized with the raw material compound leading to the constituent component represented by each of the above formulas.
  • the (total) content of the components represented by the above formulas (1-1) to (I-6) in the step-growth polymerization polymer is not particularly limited, but is preferably 5 to 100% by mass. It is more preferably 10 to 100% by mass, further preferably 50 to 100% by mass, and even more preferably 80 to 100% by mass.
  • the upper limit of the content may be, for example, 90% by mass or less regardless of the above 100% by mass.
  • the content of the constituent components other than the constituent components represented by the above formulas in the step-growth polymerization polymer is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or less.
  • the step-growth polymerization polymer has a component represented by any of the above formulas (I-1) to (I-6), its content is not particularly limited and can be set in the following range. That is, the component represented by the formula (I-1) or the formula (I-2) or the component derived from the carboxylic acid dianhydride represented by the formula (I-5) in the step-growth polymerization polymer.
  • the content is not particularly limited, and is preferably 10 to 50 mol%, more preferably 20 to 50 mol%, and even more preferably 30 to 50 mol%.
  • the content of the constituent components represented by the formula (I-3), the formula (I-4) or the formula (I-6) in the step-growth polymerization polymer is not particularly limited and is appropriately determined according to the adsorption rate and the like. Is set to. For example, it is preferably 10 to 50 mol%, more preferably 20 to 50 mol%, and even more preferably 30 to 50 mol%.
  • the component in which RP2 is a chain composed of a low molecular weight hydrocarbon group (for example, represented by the above formula (I-3A)).
  • the content of the constituent component) in the step-growth polymerization polymer is not particularly limited, but is preferably 0 to 50 mol%, and is appropriately set according to the adsorption rate. For example, it is more preferably 5 to 45 mol%, further preferably 10 to 43 mol%.
  • the component in which RP2 is the polyalkylene oxide chain as a molecular chain for example, represented by the above formula (I-3B)).
  • the content of the component) in the step-growth polymerization polymer is not particularly limited, but is preferably 0 to 50 mol%, and is appropriately set according to the adsorption rate. For example, it can be set in the range of 5 to 45 mol% or the range of 10 to 43 mol%.
  • the component in which RP2 is the hydrocarbon polymer chain as a molecular chain for example, represented by the above formula (I-3C)
  • the content of the constituent component) in the step-growth polymerization polymer is not particularly limited, but is preferably 0 to 50 mol%, and is appropriately set according to the adsorption rate. For example, it is more preferably 1 to 45 mol%, further preferably 3 to 40 mol%, further preferably 3 to 30 mol%, and particularly preferably 3 to 20 mol%. Most preferably, it is 3 to 10 mol%.
  • the above-mentioned content of each constituent component shall be the total content.
  • the step-growth polymerization polymer can be synthesized by selecting a raw material compound by a known method according to the type of bond possessed by the main chain and subjecting the raw material compound to polyaddition or polycondensation.
  • a synthesis method for example, International Publication No. 2018/151118 can be referred to.
  • Polyurethane, polyurea, polyamide, and polyimide polymers that can be used as step-growth polymerization polymers include, for example, International Publication No. 2018/020827, International Publication No. 2015/046313, and further, in addition to those synthesized in Examples. Examples thereof include the polymers described in JP-A-2015-08480.
  • a chain-growth polymerization polymer suitable as a polymer forming a binder is a polymer obtained by chain-polymerizing one or more kinds of monomers having a non-aromatic carbon-carbon double bond.
  • the above-mentioned fluoropolymer, hydrocarbon polymer, vinyl polymer or (meth) acrylic polymer is preferable, and the (meth) acrylic polymer is more preferable.
  • fluoropolymer examples include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), a copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene (PVdF-HFP), polyvinylidene fluoride and hexa.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • PVdF-HFP a copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene
  • PVdF-HFP-TFE tetrafluoroethylene
  • the copolymerization ratio [PVdF: HFP] (mass ratio) of PVdF and HFP is not particularly limited, but is preferably 9: 1 to 5: 5, and more preferably 9: 1 to 7: 3.
  • the copolymerization ratio [PVdF: HFP: TFE] (mass ratio) of PVdF, HFP, and TFE is not particularly limited, but may be 20 to 60:10 to 40: 5 to 30. preferable.
  • hydrocarbon polymer examples include polyethylene, polypropylene, natural rubber, polybutadiene, polyisoprene, polystyrene, polystyrene butadiene copolymer, styrene-based thermoplastic elastomer, polybutylene, acrylonitrile butadiene copolymer, or hydrogenation thereof (hydrogen). Chemistry) Polymers can be mentioned.
  • the styrene-based thermoplastic elastomer or its hydride is not particularly limited, and for example, styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer (SEBS), styrene-isoprene-styrene block copolymer (SIS), styrene-isobutylene.
  • SEBS styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer
  • SIS styrene-isoprene-styrene block copolymer
  • styrene-isobutylene styrene-isobutylene.
  • SIBS styrene block copolymer
  • SIBS hydrogenated SIS
  • SBS styrene-butadiene-styrene block copolymer
  • SEEPS hydrogenated SBS
  • SEPS styrene-ethylene-ethylene-propylene-styrene block copolymer
  • SEPS ethylene-propylene-styrene block copolymer
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • HSBR hydride styrene-butadiene rubber
  • the hydrocarbon polymer having no unsaturated group (for example, 1,2-butadiene constituent) bonded to the main chain is preferable in that the formation of chemical crosslinks can be suppressed.
  • the vinyl-based polymer include polymers containing, for example, 50 mol% or more of vinyl-based monomers other than the (meth) acrylic compound (M1).
  • the vinyl-based monomer include vinyl compounds described later.
  • Specific examples of the vinyl polymer include polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, polyvinyl acetate, and a copolymer containing these.
  • this vinyl-based polymer is a constituent component derived from the (meth) acrylic compound (M1) that forms the (meth) acrylic polymer described later, and further a constituent component derived from the macromonomer described later. It is preferable to have (MM).
  • the content of the constituent component derived from the vinyl-based monomer is preferably the same as the content of the constituent component derived from the (meth) acrylic compound (M1) in the (meth) acrylic polymer.
  • the content of the constituent component derived from the (meth) acrylic compound (M1) is not particularly limited as long as it is less than 50 mol% in the polymer, but is preferably 0 to 40 mol%, and is preferably 5 to 35 mol%. Is more preferable.
  • the content of the component (MM) is preferably the same as the content in the (meth) acrylic polymer.
  • the (meth) acrylic polymer is at least one (meth) acrylic compound (M1) selected from a (meth) acrylic acid compound, a (meth) acrylic acid ester compound, a (meth) acrylamide compound and a (meth) acrylonitrile compound. ) Is (co) polymerized to obtain a polymer. Further, a (meth) acrylic polymer composed of a copolymer of the (meth) acrylic compound (M1) and another polymerizable compound (M2) is also preferable.
  • M1 selected from a (meth) acrylic acid compound, a (meth) acrylic acid ester compound, a (meth) acrylamide compound and a (meth) acrylonitrile compound.
  • the other polymerizable compound (M2) is not particularly limited, and examples thereof include vinyl compounds such as styrene compounds, vinylnaphthalene compounds, vinylcarbazole compounds, allyl compounds, vinyl ether compounds, vinyl ester compounds, and dialkyl itaconate compounds.
  • vinyl compound include "vinyl-based monomers" described in JP-A-2015-88486.
  • the content of the constituent component derived from the (meth) acrylic compound (M1) is preferably 50 mol% or more
  • the content of the other polymerizable compound (M2) is not particularly limited. However, for example, it can be 50 mol% or less, and preferably less than 50 mol%.
  • (meth) acrylic compound (M1) and the vinyl compound (M2) that derive the constituents of the (meth) acrylic polymer a compound represented by the following formula (b-1) is preferable.
  • R 1 is a hydrogen atom, a hydroxy group, a cyano group, a halogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, particularly preferably 1 to 6 carbon atoms), and an alkenyl group (2 carbon atoms).
  • ⁇ 24 is preferred, 2-12 is more preferred, 2-6 is particularly preferred), an alkynyl group (2-24 carbon atoms is preferred, 2-12 is more preferred, 2-6 is particularly preferred), or an aryl group (preferably 2-6).
  • 6 to 22 carbon atoms are preferable, and 6 to 14 carbon atoms are more preferable).
  • a hydrogen atom or an alkyl group is preferable, and a hydrogen atom or a methyl group is more preferable.
  • R 2 represents a hydrogen atom or a substituent.
  • the substituent that can be taken as R 2 is not particularly limited, but an alkyl group (preferably having 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 24 carbon atoms, particularly preferably 1 to 12 chains, and preferably a branched chain but a straight chain).
  • An alkenyl group preferably 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms
  • an aryl group preferably 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 14 carbon atoms
  • an aralkyl group preferably 7 to 23 carbon atoms, 7).
  • an aliphatic heterocyclic group containing a cyano group, a hydroxy group, a sulfanyl group and an oxygen atom preferably having 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6.
  • an epoxy group-containing group, an oxetane group-containing group, a tetrahydrofuryl group-containing group and the like are preferable.
  • L 1 is a linking group and is not particularly limited, but for example, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms (preferably 1 to 3), an alkenylene group having 2 to 6 carbon atoms (preferably 2 to 3), and a carbon number of carbons.
  • the linking group may have any substituent.
  • the number of atoms constituting the linking group and the number of linking atoms are as described later. Examples of the optional substituent include the Substituent Z described later, and examples thereof include an alkyl group and a halogen atom.
  • n is 0 or 1, preferably 1. However, when ⁇ (L 1 ) n ⁇ R 2 indicates one kind of substituent (for example, an alkyl group), n is set to 0 and R 2 is used as a substituent (alkyl group).
  • (meth) acrylic compound (M1) a compound represented by the following formula (b-2) or (b-3) is also preferable.
  • R 1, n has the same meaning as the above formula (b-1).
  • R 3 is synonymous with R 2.
  • L 2 is a linking group and has the same meaning as L 1 described above.
  • L 3 is a linking group and is synonymous with L 1 , but an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms (preferably 1 to 3) is preferable.
  • m is an integer of 1 to 200, preferably an integer of 1 to 100, and more preferably an integer of 1 to 50.
  • the substituent is not particularly limited, for example, the groups that can be taken as R 1.
  • the substituent is used as long as the effect of the present invention is not impaired. May have. Examples of the substituent include a substituent Z described later and a group selected from the functional group group (I).
  • a halogen atom a hydroxy group, a sulfanyl group, an acyl group, an acyloxy group, an alkoxy group, and the like.
  • examples thereof include an aryloxy group, an allyloyl group and an allyloyloxy group.
  • Mono (2-acryloyloxyethyl) succinate is mentioned as an example of the compound represented by any of the formulas (b-1) to (b-3).
  • the polymer constituting the binder is a chain polymerization type polymer, preferably an addition polymerization type polymer, it is preferable to have a component (MM) derived from a macromonomer having a mass average molecular weight of 1,000 or more.
  • MM component derived from a macromonomer having a mass average molecular weight of 1,000 or more.
  • the mass average molecular weight of the macromonomer is preferably 2,000 or more, and more preferably 3,000 or more.
  • the upper limit is preferably 500,000 or less, more preferably 100,000 or less, and particularly preferably 30,000 or less.
  • the polymer constituting the binder has a component (MM) derived from a macromonomer having a mass average molecular weight in the above range, it can be more uniformly dispersed in an organic solvent, particularly a non-polar solvent.
  • the mass average molecular weight of the constituent component (MM) can be identified by measuring the mass average molecular weight of the macromonomer incorporated when synthesizing the polymer constituting the binder.
  • the SP value of the macromonomer is not particularly limited, but is preferably 10 or less, and more preferably 9.5 or less. There is no particular lower limit, but it is practical that it is 5 or more.
  • the SP value is an index showing the property of being dispersed in an organic solvent.
  • the adhesion to the solid particles is improved, and the affinity with the solvent is enhanced, thereby stably dispersing the macromonomer. Can be done.
  • SP value unless otherwise indicated, determined by Hoy method (H.L.Hoy JOURNAL OF PAINT TECHNOLOGY Vol.42, No.541,1970,76-118, and POLYMER HANDBOOK 4 th, 59 chapters, VII page 686 See the formula below in Table5, Table6 and Table6).
  • the SP value is shown by omitting the unit, but the unit is cal 1/2 cm -3/2 .
  • the SP value of the component (MM) is almost the same as the SP value of the macromonomer, and may be evaluated accordingly.
  • the macromonomer is not particularly limited as long as it has a mass average molecular weight of 1,000 or more, but a macromonomer having a polymerization chain bonded to a polymerizable group such as a group having an ethylenically unsaturated bond is preferable.
  • the polymerized chain of the macromonomer constitutes a side chain (graft chain) with respect to the main chain of the polymer.
  • the polymerized chain has a function of further improving the dispersibility in an organic solvent. As a result, both suppression of interfacial resistance between solid particles and improvement of adhesion can be further achieved.
  • the polymerizable group contained in the macromonomer is not particularly limited, and details will be described later. Examples thereof include various vinyl groups and (meth) acryloyl groups, and (meth) acryloyl groups are preferable.
  • the polymer chain contained in the macromonomer is not particularly limited, and ordinary polymer components can be applied.
  • a (meth) acrylic resin chain, a polyvinyl resin chain, a polysiloxane chain, a polyalkylene ether chain, a hydrocarbon chain and the like can be mentioned, and a (meth) acrylic resin chain or a polysiloxane chain is preferable.
  • the chain of the (meth) acrylic resin preferably contains a component derived from the (meth) acrylic compound selected from the (meth) acrylic acid compound, the (meth) acrylic acid ester compound and the (meth) acrylonitrile compound, and two types thereof. It may be a polymer of the above (meth) acrylic compounds.
  • the (meth) acrylic compound is synonymous with the above (meth) acrylic compound (M1).
  • the polysiloxane chain is not particularly limited, and examples thereof include siloxane polymers having an alkyl group or an aryl group.
  • Examples of the hydrocarbon chain include the chains made of the above-mentioned hydrocarbon-based polymers.
  • the macromonomer preferably has a polymerizable group represented by the following formula (b-11).
  • R 11 is synonymous with R 1. * Is the connection position.
  • the macromonomer preferably has a linking group that links the polymerizable group and the polymerized chain.
  • This linking group is usually incorporated into the side chain of the macromonomer.
  • Linking group is not particularly limited, include groups described in the linking group L 1 in the above formula (b-1).
  • the number of atoms constituting the linking group is preferably 1 to 36, more preferably 1 to 24, further preferably 1 to 12, and preferably 1 to 6.
  • the number of connecting atoms of the linking group is preferably 10 or less, more preferably 8 or less.
  • the lower limit is 1 or more.
  • the macromonomer preferably has a polymerizable moiety represented by any of the following formulas (b-12a) to (b-12c).
  • R b2 is synonymous with R 1.
  • * Is the connection position. RN2 is synonymous with RN1 described later.
  • Any substituent Z may be substituted on the benzene ring of the formula (b-12c).
  • the structural part existing at the end of the bond position of * is not particularly limited as long as it satisfies the molecular weight as a macromonomer, but the above-mentioned polymerized chain (preferably may be bonded via a linking group) is preferable.
  • the linking group and the polymerized chain may each have a substituent Z, for example, a halogen atom (fluorine atom) or the like.
  • the carbon atom to which R 11 or R b2 is not bonded is represented as an unsubstituted carbon atom, but as described above, it may have a substituent.
  • the substituent is not particularly limited, for example, the groups that can be taken as R 1.
  • the macromonomer is preferably a compound represented by the following formula (b-13a).
  • R b2 is synonymous with R 1.
  • na is not particularly limited, but is preferably an integer of 1 to 6, more preferably 1 or 2, and even more preferably 1.
  • Ra represents a substituent when na is 1, and a linking group when na is 2 or more.
  • the substituent that can be taken as Ra is not particularly limited, but the above-mentioned polymerized chain is preferable, and the (meth) acrylic resin chain or the polysiloxane chain is more preferable.
  • Ra may be directly bonded to the oxygen atom (—O—) in the formula (b-13a), or may be bonded via a linking group.
  • the linking group is not particularly limited, and examples thereof include the above-mentioned linking group that links the polymerizable group and the polymerized chain.
  • the linking group is not particularly limited, but for example, an alcan linking group having 1 to 30 carbon atoms, a cycloalcan linking group having 3 to 12 carbon atoms, and an aryl linking group having 6 to 24 carbon atoms.
  • R is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms
  • a silylene group (-Si (R Si) 2- : R Si represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms), a carbonyl group and an imino group
  • RN1 represents a hydrogen atom or a substituent, preferably a hydrogen atom and 1 to 6 carbon atoms.
  • An alkyl group of 6 or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms), or a combination thereof is preferable.
  • macromonomers other than the above-mentioned macromonomers include "macromonomers (X)" described in JP-A-2015-88486.
  • the (meth) acrylic polymer is a component derived from the (meth) acrylic compound (M1), a component derived from the vinyl compound (M2), a component derived from the macromonomer (MM), and a compound that derives these components. It can contain other polymerizable constituents, preferably a constituent derived from a (meth) acrylic compound (M1), and more preferably a constituent (MM) derived from a macromonomer, preferably a vinyl compound (M2). It may contain derived constituents and other constituents.
  • the content of the component derived from the (meth) acrylic compound (M1) in the (meth) acrylic polymer is not particularly limited, but is preferably 1 to 99.9 mol%, preferably 5 to 99 mol%. More preferably, it is particularly preferably 10 to 99 mol%.
  • the content of the component (MM) in the (meth) acrylic polymer is not particularly limited, but is preferably 0 to 60 mol%, more preferably 0.2 to 50 mol%, and 0. It is more preferably 5 to 40 mol%. When the content is in the above range, the dispersibility of the inorganic solid electrolyte-containing composition, the adhesion between solid particles, and the ionic conductivity can be exhibited at a high level.
  • the content of the component derived from the vinyl compound (M2) in the (meth) acrylic polymer is not particularly limited, but is preferably 0 to 30 mol%, more preferably 0 to 20 mol%. , 0-10 mol% is particularly preferable.
  • the (meth) acrylic polymer has a functional group described later, any of the above-mentioned constituent components may have a functional group, and the content of the constituent component having a functional group is as described later, but the above-mentioned content Also meet the amount.
  • Examples of the polymers that can be used as the chain polymer include those synthesized in Examples, as well as the polymers described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-088486.
  • Polymer forming the polymeric binder a polymer in particular form a polymeric binder (B A) preferably contains a component having a functional group selected from the following functional groups (a).
  • the constituent component having a functional group includes a constituent component derived from a polymerizable compound constituting a functional group as a copolymerizable compound, in addition to a constituent component derived from the polymerizable compound having a functional group.
  • Examples of the constituent component derived from the polymerizable compound constituting the functional group include a constituent component derived from a polymerizable carboxylic acid anhydride such as maleic anhydride.
  • the functional group may be contained in any of the constituent components forming the polymer.
  • the functional group may be incorporated into the main chain or side chain of the polymer.
  • ⁇ Functional group group (a)> Hydroxyl group, amino group, carboxy group, sulfo group, phosphate group, phosphonic acid group, sulfanyl group, ether bond (-O-), imino group ( NR, -NR-), ester bond (-CO-O-) ), Amid bond (-CO-NR-), Urethane bond (-NR-CO-O-), Urea bond (-NR-CO-NR-), Heterocyclic group, aryl group, carboxylic acid anhydride group, isocyanato Group (-NCO), alkoxysilyl group, fluoroalkyl group, siloxane group
  • the amino group, sulfo group, phosphoric acid group (phosphoryl group), heterocyclic group, aryl group and alkoxysilyl group contained in the functional group group (a) are not particularly limited, but correspond to the substituent Z described later.
  • the number of carbon atoms of the amino group is more preferably 0 to 12, further preferably 0 to 6, and particularly preferably 0 to 2.
  • the phosphonic acid group is not particularly limited, and examples thereof include a phosphonic acid group having 0 to 20 carbon atoms.
  • the hydroxy group, amino group, carboxy group, sulfo group, phosphoric acid group, phosphonic acid group and sulfanyl group may form a salt.
  • a fluoroalkyl group is a group in which at least one hydrogen atom of an alkyl group or a cycloalkyl group is substituted with a fluorine atom, and the number of carbon atoms thereof is preferably 1 to 20, more preferably 2 to 15, and further preferably 3 to 10. preferable.
  • the number of fluorine atoms on the carbon atom may be a part of the hydrogen atom replaced or a whole replaced (perfluoroalkyl group).
  • Siloxane groups is not particularly limited, for example - a group having the structure (SiR 2 -O) represented by n- are preferred.
  • the average number of repetitions n is preferably 1 to 100, more preferably 5 to 50, and even more preferably 10 to 30.
  • R in each bond indicates a hydrogen atom or a substituent, and a hydrogen atom is preferable.
  • the substituent is not particularly limited, and is selected from the substituent Z described later, and an alkyl group is preferable.
  • a component having an ester bond (excluding an ester bond forming a carboxy group) or an amide bond as a functional group has a structure in which the ester bond or the amide bond is not directly bonded to the atom constituting the main chain. It means a component and does not include, for example, a component derived from the above (meth) acrylic compound (M1).
  • the ester bond (-CO-O-), the amide bond (-CO-NR-), the urethane bond (-NR-CO-O-) and the urea bond (-NR-CO-NR-) are , -CO- group and -O- group, -CO group and -NR- group, -NR-CO- group and -O- group, respectively, when the chemical structure of the polymer is represented by the constituent components derived from the raw material compound. It is divided into -NR-CO- group and -NR- group.
  • the constituent components having these bonds are the constituent components derived from the carboxylic acid compound or the constituent components derived from the isocyanate compound, and do not include the constituent components derived from the polyol or the polyamine compound, regardless of the notation of the polymer. ..
  • the anhydrous carboxylic acid group is not particularly limited, but is a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from the carboxylic acid anhydride (for example, a group represented by the following formula (2a)), and a copolymerizable compound.
  • the constituent component itself (for example, the constituent component represented by the following formula (2b)) formed by copolymerizing the polymerizable carboxylic acid anhydride as is included.
  • a group formed by removing one or more hydrogen atoms from the cyclic carboxylic acid anhydride is preferable.
  • the anhydrous carboxylic acid group derived from the cyclic carboxylic acid anhydride also corresponds to a heterocyclic group, but is classified as an anhydrous carboxylic acid group in the present invention.
  • examples thereof include acyclic carboxylic acid anhydrides such as acetic anhydride, propionic anhydride and benzoic anhydride, and cyclic carboxylic acid anhydrides such as maleic anhydride, phthalic anhydride, fumaric anhydride and succinic anhydride.
  • the polymerizable carboxylic acid anhydride is not particularly limited, and examples thereof include a carboxylic acid anhydride having an unsaturated bond in the molecule, and a polymerizable cyclic carboxylic acid anhydride is preferable. Specific examples include maleic anhydride and the like.
  • Examples of the carboxylic acid anhydride group include, but are not limited to, the group represented by the following formula (2a) or the constituent component represented by the formula (2b). In each equation, *
  • the method of incorporating the functional group into the polymer chain is not particularly limited, and for example, a compound having a functional group selected from the functional group group (a) can be copolymerized as a copolymerizable compound (polymerizable compound having a functional group). Examples thereof include a method to be used, a method using a polymerization initiator or a chain transfer agent having (producing) the above functional group, a method using a polymer reaction, and the like.
  • the functional groups may be bonded to the main chain directly or via a linking group.
  • the linking group that binds the functional group and the main chain is not particularly limited, but is synonymous with the linking group that links the carbon-carbon unsaturated bond and the functional group, which will be described later.
  • a linking group for bonding the functional group and the main chain especially preferred linking groups, -CO-O-group, or -CO-N (R N) - group (.
  • R N is as defined above
  • R N is as defined above
  • R N is as defined above
  • R N is as defined above
  • an alkylene group it is a group formed in combination with a polyalkylene oxy chain.
  • the constituent component having the above-mentioned functional group is not particularly limited as long as it has the above-mentioned functional group, and for example, the above-mentioned functional group can be added to the constituent component represented by any of the above-mentioned formulas (I-1) to (I-6).
  • the compound for deriving the constituent component having the functional group is not particularly limited, and examples thereof include a compound in which the functional group is introduced into a (meth) acrylic acid alkyl ester compound (alkyl preferably has 3 or less carbon atoms). Be done.
  • the compound having the above functional groups capable of introducing the functional groups into the polymer is not particularly limited, but for example, a carbon-carbon unsaturated bond and the above functional groups are at least at least respectively.
  • Examples include compounds having one.
  • a compound in which a carbon-carbon unsaturated bond and the functional group are directly bonded a compound in which a carbon-carbon unsaturated bond and the functional group are bonded via a linking group, and a compound in which the functional group itself is carbon-carbon. It includes compounds containing unsaturated bonds (for example, the above-mentioned polymerizable cyclic carboxylic acid anhydride).
  • a compound capable of introducing a functional group into each component of the chain polymerization polymer by various reactions for example, a component derived from carboxylic anhydride and a component obtained by adding carboxylic acid anhydride.
  • A-32 to A-76, and the following macromonomers, etc. are included.
  • a compound in which a carbon-carbon unsaturated bond and a macromonomer in which a functional group is incorporated as a substituent in a polymer chain are directly bonded or via a linking group (for example, will be exemplified later).
  • Compound A-31 etc. is also included.
  • the compound having a functional group is preferably a compound in which the functional group itself contains a carbon-carbon unsaturated bond, and more preferably maleic anhydride.
  • the carbon-carbon unsaturated bond is not particularly limited, and examples thereof include a vinyl group and a (meth) acryloyl group.
  • the linking group that links the carbon-carbon unsaturated bond and the functional group is not particularly limited, but for example, an alkylene group (preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, further 1 to 3).
  • alkenylene group preferably 2 to 6 carbon atoms, more preferably 2 to 3 carbon atoms
  • arylene group preferably 6 to 24 carbon atoms, more preferably 6 to 10 carbon atoms
  • oxygen atom sulfur atom, imino.
  • Group (-NR N- ) carbonyl group, phosphate linking group (-OP (OH) (O) -O-), phosphonic acid linking group (-P (OH) (O) -O-), or Examples thereof include groups related to these combinations.
  • a polyalkyleneoxy chain can also be formed by combining an alkylene group and an oxygen atom.
  • a group composed of a combination of an alkylene group, an arylene group, a carbonyl group, an oxygen atom, a sulfur atom and an imino group is preferable, and a group composed of a combination of an alkylene group, an arylene group, a carbonyl group, an oxygen atom and an imino group is preferable.
  • the linking group may have a group other than the functional group selected from the functional group group (a). The number of atoms constituting the linking group and the number of linking atoms are as described later. However, the above does not apply to the polyalkyleneoxy chain constituting the linking group.
  • the group other than the functional group examples include the substituent Z described later, and examples thereof include an alkyl group and a halogen atom.
  • the number of atoms constituting the linking group is preferably 1 to 36, more preferably 1 to 24, further preferably 1 to 12, and preferably 1 to 6. Especially preferable.
  • the number of connecting atoms of the linking group is preferably 10 or less, more preferably 8 or less.
  • the lower limit is 1 or more.
  • the functional group of one component may be one kind or two or more kinds, and when it has two or more kinds, it may or may not be bonded to each other.
  • Specific examples of compounds having a functional group and compounds into which a functional group can be introduced are shown below, but the present invention is not limited thereto.
  • RS1 represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms
  • RS2 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms
  • n is an integer of 1 to 100.
  • nBu represents a normal butyl group.
  • the content of the constituent component having a functional group in the polymer is not particularly limited as long as it satisfies the adsorption rate of the polymer binder with respect to the inorganic solid electrolyte.
  • the step-growth polymerization system polymer for example, it may be 0 mol%, preferably 0.01 to 50 mol%, more preferably 1 to 50 mol%, and further preferably 5 to 50 mol%. preferable.
  • the chain polymerization type polymer for example, it is preferably 0.01 to 70 mol%, more preferably 5 to 50 mol%, and further preferably 20 to 50 mol%.
  • the lower limit of the content of the component having the functional group preferably at least 1 mol%, more preferably at least 5 mol%.
  • the upper limit of the amount of the component having the functional group is 0.1 mol% or less More preferred.
  • -Substituent Z- Alkyl groups preferably alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, such as methyl, ethyl, isopropyl, t-butyl, pentyl, heptyl, 1-ethylpentyl, benzyl, 2-ethoxyethyl, 1-carboxymethyl, etc.
  • alkenyl groups preferably alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, such as methyl, ethyl, isopropyl, t-butyl, pentyl, heptyl, 1-ethylpentyl, benzyl, 2-ethoxyethyl, 1-carboxymethyl, etc.
  • an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms for example, vinyl, allyl, oleyl, etc.
  • an alkynyl group preferably an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms, for example, ethynyl, butadynyl, phenylethynyl, etc.
  • a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms for example, cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, 4-methylcyclohexyl, etc., is usually used in the present specification to include a cycloalkyl group.
  • An aryl group (preferably an aryl group having 6 to 26 carbon atoms, for example, phenyl, 1-naphthyl, 4-methoxyphenyl, 2-chlorophenyl, 3-methylphenyl, etc.), an aralkyl group (preferably having 7 carbon atoms).
  • ⁇ 23 aralkyl groups eg, benzyl, phenethyl, etc.
  • heterocyclic groups preferably heterocyclic groups having 2 to 20 carbon atoms, more preferably 5 or 5 having at least one oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom. It is a 6-membered heterocyclic group.
  • the heterocyclic group includes an aromatic heterocyclic group and an aliphatic heterocyclic group.
  • a tetrahydropyran ring group for example, a tetrahydropyran ring group, a tetrahydrofuran ring group, 2-pyridyl, 4-pyridyl, 2-. Imidazolyl, 2-benzoimidazolyl, 2-thiazolyl, 2-oxazolyl, pyrrolidone group, etc.), alkoxy group (preferably an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, for example, methoxy, ethoxy, isopropyloxy, benzyloxy, etc.), aryloxy group.
  • an aryloxy group having 6 to 26 carbon atoms for example, phenoxy, 1-naphthyloxy, 3-methylphenoxy, 4-methoxyphenoxy, etc.
  • a heterocyclic oxy group a group in which an —O— group is bonded to the heterocyclic group
  • an alkoxycarbonyl group preferably an alkoxycarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms, for example, ethoxycarbonyl, 2-ethylhexyloxycarbonyl.
  • aryloxycarbonyl groups preferably aryloxycarbonyl groups with 6-26 carbon atoms, such as phenoxycarbonyl, 1-naphthyloxycarbonyl, 3-me Chilphenoxycarbonyl, 4-methoxyphenoxycarbonyl, etc.
  • heterocyclic oxycarbonyl group group in which -O-CO- group is bonded to the above heterocyclic group
  • amino group preferably amino group having 0 to 20 carbon atoms, alkyl It contains an amino group and an arylamino group, and includes, for example, amino (-NH 2 ), N, N-dimethylamino, N, N-diethylamino, N-ethylamino, anirino, etc., and a sulfamoyl group (preferably having 0 to 20 carbon atoms).
  • Sulfamoyl group of, for example, N, N-dimethylsulfamoyl, N-phenylsulfamoyl, etc. acyl group (alkylcarbonyl group, alkenylcarbonyl group, alkynylcarbonyl group, arylcarbonyl group, heterocyclic carbonyl group, etc.
  • an acyl group having 1 to 20 carbon atoms for example, acetyl, propionyl, butyryl, octanoyl, hexadecanoyl, acryloyl, methacryloyl, crotonoyle, benzoyl, naphthoyl, nicotineol, etc., and an acyloxy group (alkylcarbonyloxy group, alkenylcarbonyloxy).
  • heterocyclic thio group group in which -S- group is bonded to the above heterocyclic group
  • alkylsulfonyl group preferably alkylsulfonyl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • RP is a hydrogen atom or a substituent (preferably a group selected from the substituent Z). Further, each of the groups listed in these substituents Z may be further substituted with the above-mentioned substituent Z.
  • the alkyl group, alkylene group, alkenyl group, alkenylene group, alkynyl group and / or alkynylene group and the like may be cyclic or chain-like, or may be linear or branched.
  • the polymerization method of each polymer forming the polymer binder is not particularly limited, and a known method can be selected and conditions can be set as appropriate according to the type of polymer.
  • the water concentration of the polymer binder is preferably 100 ppm (mass basis) or less.
  • the polymer may be crystallized and dried, or the polymer binder dispersion may be used as it is.
  • the polymer forming the polymer binder is preferably amorphous.
  • the term "amorphous" as a polymer typically means that no endothermic peak due to crystal melting is observed when measured at the glass transition temperature.
  • the polymer forming the polymer binder may be a non-crosslinked polymer or a crosslinked polymer. Further, when the cross-linking of the polymer proceeds by heating or application of a voltage, the molecular weight may be larger than the above molecular weight. Preferably, the polymer has a mass average molecular weight in the range described below at the start of use of the all-solid-state secondary battery.
  • the mass average molecular weight of the polymer forming the polymer binder is not particularly limited. For example, 15,000 or more is preferable, 30,000 or more is more preferable, and 50,000 or more is further preferable.
  • the upper limit is substantially 5,000,000 or less, preferably 4,000,000 or less, and more preferably 3,000,000 or less.
  • the molecular weights of the polymer and the polymerized chain refer to the mass average molecular weight or the number average molecular weight in terms of standard polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) unless otherwise specified.
  • GPC gel permeation chromatography
  • the measuring method basically, the value measured by the method of the following condition 1 or condition 2 (priority) is used. However, depending on the type of polymer or the like, an appropriate eluent may be appropriately selected and used.
  • the polymer binder When the polymer binder is in the form of particles, its shape is not particularly limited and may be flat, amorphous or the like, but spherical or granular is preferable.
  • the average particle size is not particularly limited, but is preferably 0.1 nm or more, more preferably 1 nm or more, further preferably 5 nm or more, particularly preferably 10 nm or more, and 50 nm or more. Is most preferable.
  • the upper limit value is preferably 5.0 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or less, further preferably 700 nm or less, and particularly preferably 500 nm or less.
  • the average particle size of the polymer binder can be measured in the same manner as the average particle size (D50) of the inorganic solid electrolyte.
  • the average particle size of the polymer binder in the constituent layers of the all-solid-state secondary battery is measured in advance by, for example, disassembling the battery and peeling off the constituent layer containing the polymer binder, and then measuring the constituent layers. It can be measured by excluding the measured value of the particle size of the particles other than the polymer binder.
  • a method for fractionating the polymer binder from the recovered polymer binder (B A) and (B B) may be applied to usual separation methods, for example, a method utilizing the difference in solubility to a solvent.
  • the average particle size of the polymer binder can be adjusted, for example, by the type of dispersion medium, the content of constituents in the polymer, and the like.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention preferably contains a dispersion medium for dispersing each of the above components.
  • the dispersion medium may be an organic compound that is liquid in the environment of use, and examples thereof include various organic solvents. Specifically, an alcohol compound, an ether compound, an amide compound, an amine compound, a ketone compound, and an aromatic compound. , An aliphatic compound, a nitrile compound, an ester compound and the like.
  • the dispersion medium may be a non-polar dispersion medium (hydrophobic dispersion medium) or a polar dispersion medium (hydrophilic dispersion medium), but a non-polar dispersion medium is preferable because it can exhibit excellent dispersibility.
  • the non-polar dispersion medium generally refers to a property having a low affinity for water, and in the present invention, for example, an ester compound, a ketone compound, an ether compound, a perfume compound, an aliphatic compound and the like can be mentioned.
  • alcohol compounds include methyl alcohol, ethyl alcohol, 1-propyl alcohol, 2-propyl alcohol, 2-butanol, ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, 1,6-hexanediol, cyclohexanediol, sorbitol, xylitol, and 2 -Methyl-2,4-pentanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol can be mentioned.
  • ether compound examples include alkylene glycol (diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, dipropylene glycol, etc.), alkylene glycol monoalkyl ether (ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, etc.).
  • alkylene glycol diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, dipropylene glycol, etc.
  • alkylene glycol monoalkyl ether ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, etc.
  • amide compound examples include N, N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, ⁇ -caprolactam, formamide, N-methylformamide and acetamide. , N-Methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpropanamide, hexamethylphosphoric triamide and the like.
  • Examples of the amine compound include triethylamine, diisopropylethylamine, tributylamine and the like.
  • Examples of the ketone compound include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone (MIBK), cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, dipropyl ketone, dibutyl ketone, diisopropyl ketone, diisobutyl ketone (DIBK), isobutyl propyl ketone, sec-. Examples thereof include butyl propyl ketone, pentyl propyl ketone and butyl propyl ketone.
  • Examples of the aromatic compound include benzene, toluene, xylene and the like.
  • Examples of the aliphatic compound include hexane, heptane, octane, nonane, decane, dodecane, cyclohexane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, decalin, paraffin, gasoline, naphtha, kerosene, and light oil.
  • Examples of the nitrile compound include acetonitrile, propionitrile, isobutyronitrile and the like.
  • ester compound examples include ethyl acetate, butyl acetate, propyl acetate, propyl butyrate, isopropyl butyrate, butyl butyrate, isobutyl butyrate, butyl pentanate, ethyl isobutyrate, propyl isobutyrate, isopropyl isobutyrate, isobutyl isobutyrate, and pivalic acid.
  • Examples thereof include propyl, isopropyl pivalate, butyl pivalate, and isobutyl pivalate.
  • ether compounds, ketone compounds, aromatic compounds, aliphatic compounds and ester compounds are preferable, and ester compounds, ketone compounds or ether compounds are more preferable.
  • the number of carbon atoms of the compound constituting the dispersion medium is not particularly limited, and is preferably 2 to 30, more preferably 4 to 20, further preferably 6 to 15, and particularly preferably 7 to 12.
  • the dispersion medium preferably has a boiling point of 50 ° C. or higher at normal pressure (1 atm), and more preferably 70 ° C. or higher.
  • the upper limit is preferably 250 ° C. or lower, and more preferably 220 ° C. or lower.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention may contain at least one type of dispersion medium, and may contain two or more types.
  • the content of the dispersion medium in the inorganic solid electrolyte-containing composition is not particularly limited and can be appropriately set.
  • 10 to 90% by mass is preferable, and 20 to 80% by mass is more preferable.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention may also contain an active material capable of inserting and releasing ions of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table.
  • the active material include a positive electrode active material and a negative electrode active material, which will be described below.
  • an inorganic solid electrolyte-containing composition containing an active material positive electrode active material or negative electrode active material
  • an electrode composition positive electrode composition or negative electrode composition
  • the positive electrode active material is an active material capable of inserting and releasing ions of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and is preferably one capable of reversibly inserting and releasing lithium ions.
  • the material is not particularly limited as long as it has the above characteristics, and may be a transition metal oxide, an organic substance, an element that can be composited with Li such as sulfur, or the like by decomposing the battery.
  • a transition metal oxide having preferably used a transition metal oxide, a transition metal element M a (Co, Ni, Fe , Mn, 1 or more elements selected from Cu and V) the Things are more preferred.
  • the 1 (Ia) group elements of the transition metal oxide to elemental M b (Table metal periodic other than lithium, the elements of the 2 (IIa) group, Al, Ga, In, Ge , Sn, Pb, Elements such as Sb, Bi, Si, P and B) may be mixed.
  • the mixing amount is preferably 0 to 30 mol% relative to the amount of the transition metal element M a (100 mol%). That the molar ratio of li / M a was synthesized were mixed so that 0.3 to 2.2, more preferably.
  • transition metal oxide examples include (MA) a transition metal oxide having a layered rock salt type structure, (MB) a transition metal oxide having a spinel type structure, (MC) a lithium-containing transition metal phosphoric acid compound, and (MD). ) Lithium-containing transition metal halide phosphoric acid compound, (ME) lithium-containing transition metal silicic acid compound, and the like.
  • transition metal oxide having a layered rock salt structure examples include LiCoO 2 (lithium cobalt oxide [LCO]), LiNi 2 O 2 (lithium nickel oxide), LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0. 05 O 2 (Lithium Nickel Cobalt Oxide [NCA]), LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide [NMC]) and LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 ( Lithium manganese nickel oxide).
  • LiCoO 2 lithium cobalt oxide [LCO]
  • LiNi 2 O 2 lithium nickel oxide
  • LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0. 05 O 2 Lithium Nickel Cobalt Oxide [NCA]
  • LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide [NMC]
  • LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 Lithium manganese nickel oxide
  • (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 can be mentioned.
  • Examples of the (MC) 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 LiCoPO 4.
  • Examples thereof include cobalt phosphates of the above, and monoclinic panocycon-type vanadium phosphate salts such as Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 (lithium vanadium phosphate).
  • (MD) as the lithium-containing transition metal halogenated phosphate compound for example, Li 2 FePO 4 F such fluorinated phosphorus iron salt, Li 2 MnPO 4 hexafluorophosphate manganese salts such as F and Li 2 CoPO 4 F Fluorophosphate cobalts such as.
  • Examples of the (ME) lithium-containing transition metal silicic acid compound include Li 2 FeSiO 4 , Li 2 MnSiO 4 , and Li 2 CoSiO 4 .
  • a transition metal oxide having a (MA) layered rock salt type structure is preferable, and LCO or NMC is more preferable.
  • the shape of the positive electrode active material is not particularly limited, but is preferably in the form of particles.
  • the average particle diameter of the positive electrode active material is not particularly limited, it inorganic solid electrolyte is smaller than the average particle size of (SE A) is preferred. For example, it can be 0.1 to 50 ⁇ m.
  • the average particle size of the positive electrode active material particles can be measured in the same manner as the average particle size of the above-mentioned inorganic solid electrolyte. A normal crusher or classifier is used to make the positive electrode active material a predetermined particle size.
  • a mortar, a ball mill, a sand mill, a vibrating ball mill, a satellite ball mill, a planetary ball mill, a swirling airflow type jet mill, a sieve, or the like is preferably used.
  • wet pulverization in which a dispersion medium such as water or methanol coexists can also be performed. It is preferable to perform classification in order to obtain a desired particle size.
  • the classification is not particularly limited and can be performed using a sieve, a wind power classifier, or the like. Both dry and wet classifications can be used.
  • the positive electrode active material obtained by the firing method may be used after being washed with water, an acidic aqueous solution, an alkaline aqueous solution, or an organic solvent.
  • the positive electrode active material one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the mass (mg) (grain amount) of the positive electrode active material per unit area (cm 2) of the positive electrode active material layer is not particularly limited. It can be appropriately determined according to the designed battery capacity, and can be, for example, 1 to 100 mg / cm 2 .
  • the content of the positive electrode active material in the composition containing an inorganic solid electrolyte is not particularly limited, and is preferably 10 to 97% by mass, more preferably 30 to 95% by mass, and 40 to 93% by mass in terms of solid content of 100% by mass. More preferably, 50 to 90% by mass is particularly preferable.
  • the negative electrode active material is an active material capable of inserting and releasing ions of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and is preferably one capable of reversibly inserting and releasing lithium ions.
  • the material is not particularly limited as long as it has the above characteristics, and is a negative electrode activity capable of forming an alloy with a carbonaceous material, a metal oxide, a metal composite oxide, a single lithium substance, a lithium alloy, or lithium. Examples include substances. Of these, carbonaceous materials, metal composite oxides, or elemental lithium are preferably used from the viewpoint of reliability.
  • An active material that can be alloyed with lithium is preferable in that the capacity of the all-solid-state secondary battery can be increased.
  • a negative electrode active material capable of forming an alloy with lithium can be used as the negative electrode active material. This makes it possible to increase the capacity of the all-solid-state secondary battery and extend the life of the battery.
  • the carbonaceous material used as the negative electrode active material is a material substantially composed of carbon.
  • carbon black such as acetylene black (AB), graphite (artificial graphite such as natural graphite and vapor-grown graphite), and PAN (polyacrylonitrile) -based resin or furfuryl alcohol resin.
  • Examples thereof include carbonic materials obtained by firing a resin.
  • various carbon fibers such as PAN-based carbon fibers, cellulose-based carbon fibers, pitch-based carbon fibers, vapor-grown carbon fibers, dehydrated PVA (polypoly alcohol) -based carbon fibers, lignin carbon fibers, graphitic carbon fibers, and activated carbon fibers.
  • carbonaceous materials can also be divided into non-graphitizable carbonaceous materials (also referred to as hard carbon) and graphite-based carbonaceous materials depending on the degree of graphitization. Further, the carbonaceous material preferably has the plane spacing or density and the size of crystallites described in JP-A No. 62-22066, JP-A No. 2-6856, and JP-A-3-45473.
  • the carbonaceous material does not have to be a single material, and a mixture of natural graphite and artificial graphite described in JP-A-5-90844, graphite having a coating layer described in JP-A-6-4516, and the like should be used. You can also.
  • As the carbonaceous material hard carbon or graphite is preferably used, and graphite is more preferably used.
  • the metal or semi-metal element oxide applied as the negative electrode active material is not particularly limited as long as it is an oxide capable of storing and releasing lithium, and is a composite of a metal element oxide (metal oxide) and a metal element.
  • metal oxide metal oxide
  • examples thereof include oxides or composite oxides of metal elements and semi-metal elements (collectively referred to as metal composite oxides) and oxides of semi-metal elements (semi-metal oxides).
  • metal composite oxides oxides or composite oxides of metal elements and semi-metal elements
  • oxides of semi-metal elements semi-metal elements
  • amorphous oxides are preferable, and chalcogenides, which are reaction products of metal elements and elements of Group 16 of the Periodic Table, are also preferable.
  • the metalloid element means an element exhibiting properties intermediate between a metalloid element and a non-metalloid element, and usually contains six elements of boron, silicon, germanium, arsenic, antimony and tellurium, and further selenium. , Polonium and Astatine.
  • amorphous means an X-ray diffraction method using CuK ⁇ rays, which has a broad scattering band having an apex in a region of 20 ° to 40 ° in 2 ⁇ value, and a crystalline diffraction line is used. You may have.
  • the strongest intensity of the crystalline diffraction lines seen at a 2 ⁇ value of 40 ° to 70 ° is 100 times or less of the diffraction line intensity at the apex of the broad scattering band seen at a 2 ⁇ value of 20 ° to 40 °. It is preferable that it is 5 times or less, and it is particularly preferable that it does not have a crystalline diffraction line.
  • the amorphous oxide of the metalloid element or the chalcogenide is more preferable, and the elements of the groups 13 (IIIB) to 15 (VB) of the periodic table (for example).
  • Al, Ga, Si, Sn, Ge, Pb, Sb and Bi) alone or a combination of two or more (composite) oxides, or chalcogenides are particularly preferred.
  • preferable 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.
  • Negative electrode active materials that can be used in combination with amorphous oxides such as Sn, Si, and Ge include carbonaceous materials that can occlude and / or release lithium ions or lithium metals, lithium alone, lithium alloys, and lithium.
  • a negative electrode active material that can be alloyed with is preferably mentioned.
  • the oxide of a metal or a metalloid element contains at least one of titanium and lithium as a constituent component from the viewpoint of high current density charge / discharge characteristics.
  • the lithium-containing metal composite oxide include a composite oxide of lithium oxide and the metal (composite) oxide or the chalcogenide, and more specifically, Li 2 SnO 2.
  • the negative electrode active material for example, a metal oxide, contains a titanium element (titanium oxide).
  • Li 4 Ti 5 O 12 lithium titanate [LTO]
  • Li 4 Ti 5 O 12 has excellent rapid charge / discharge characteristics because the volume fluctuation during storage and release of lithium ions is small, and deterioration of electrodes is suppressed and lithium ion secondary It is preferable in that the life of the battery can be improved.
  • the lithium alloy as the negative electrode active material is not particularly limited as long as it is an alloy usually used as the negative electrode active material of the secondary battery, and examples thereof include a lithium aluminum alloy.
  • the negative electrode active material that can be alloyed with lithium is not particularly limited as long as it is usually used as the negative electrode active material of the secondary battery. Such an active material has a large expansion and contraction due to charging and discharging of the all-solid-state secondary battery, and accelerates the deterioration of the charging and discharging characteristics.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention contains the above-mentioned sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE) and polymer binder (B), even if it contains a negative electrode active material capable of forming an alloy with lithium, Deterioration of charge / discharge characteristics can be suppressed.
  • Examples of such an active material include a (negative electrode) active material having a silicon element or a tin element (alloy, etc.), and metals such as Al and In, and a negative electrode active material having a silicon element that enables a higher battery capacity.
  • a (negative electrode) active material having a silicon element or a tin element (alloy, etc.) is preferable, and a silicon element-containing active material having a silicon element content of 50 mol% or more of all the constituent elements is more preferable.
  • a negative electrode containing these negative electrode active materials for example, a Si negative electrode containing a silicon element-containing active material, a Sn negative electrode containing a tin element active material, etc.
  • a carbon negative electrode graphite, acetylene black, etc.
  • the silicon element-containing active material include silicon materials such as Si and SiOx (0 ⁇ x ⁇ 1), and silicon-containing alloys containing titanium, vanadium, chromium, manganese, nickel, copper, lanthanum and the like (for example).
  • SiOx itself can be used as a negative electrode active material (semi-metal oxide), and since Si is generated by the operation of an all-solid-state secondary battery, a negative electrode active material that can be alloyed with lithium (its). It can be used as a precursor substance).
  • Examples of the negative electrode active material having a tin element include Sn, SnO, SnO 2 , SnS, SnS 2 , and the active material containing the silicon element and the tin element. Further, a composite oxide with lithium oxide, for example, Li 2 SnO 2 can also be mentioned.
  • the above-mentioned negative electrode active material can be used without particular limitation, but it is alloyed with silicon as the negative electrode active material in that it can prevent deterioration of charge / discharge characteristics while improving the battery capacity.
  • a possible negative electrode active material is a preferable embodiment, and among them, the above-mentioned silicon material or silicon-containing alloy (alloy containing a silicon element) is more preferable, and silicon (Si) or a silicon-containing alloy is further preferably contained.
  • the chemical formula of the compound obtained by the above firing method can be calculated from the inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopic analysis method as a measurement method and the mass difference of the powder before and after firing as a simple method.
  • ICP inductively coupled plasma
  • the shape of the negative electrode active material is not particularly limited, but is preferably in the form of particles.
  • the average particle size of the negative electrode active material is not particularly limited, it is preferable average smaller than particle size of the inorganic solid electrolyte (SE A), for example, and more preferably 0.1 ⁇ 60 [mu] m.
  • SE A inorganic solid electrolyte
  • the average particle size of the negative electrode active material particles can be measured in the same manner as the average particle size of the inorganic solid electrolyte. In order to obtain a predetermined particle size, a normal crusher or classifier is used as in the case of the positive electrode active material.
  • the negative electrode active material may be used alone or in combination of two or more.
  • the mass (mg) (grain amount) of the negative electrode active material per unit area (cm 2) of the negative electrode active material layer is not particularly limited. It can be appropriately determined according to the designed battery capacity, and can be, for example, 1 to 100 mg / cm 2 .
  • the content of the negative electrode active material in the inorganic solid electrolyte-containing composition is not particularly limited, and is preferably 10 to 90% by mass, more preferably 20 to 85% by mass, and 30 to 30% by mass, based on 100% by mass of the solid content. It is more preferably 80% by mass, and even more preferably 40 to 75% by mass.
  • the negative electrode active material layer when the negative electrode active material layer is formed by charging the secondary battery, instead of the negative electrode active material, a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table generated in the all-solid-state secondary battery is used. Ions can be used. A negative electrode active material layer can be formed by combining these ions with electrons and precipitating them as a metal.
  • the surfaces of the positive electrode active material and the negative electrode active material may be surface-coated with another metal oxide.
  • the surface coating agent include metal oxides containing Ti, Nb, Ta, W, Zr, Al, Si or Li. Specific examples thereof include spinel titanate, tantalum oxide, niobate oxide, lithium niobate compound and the like.
  • the surface of the electrode containing the positive electrode active material or the negative electrode active material may be surface-treated with sulfur or phosphorus.
  • the surface of the positive electrode active material or the particle surface of the negative electrode active material may be surface-treated with active light rays or an active gas (plasma or the like) before and after the surface coating.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention preferably contains a conductive auxiliary agent, and for example, a silicon atom-containing active material as a negative electrode active material is preferably used in combination with a conductive auxiliary agent.
  • the conductive auxiliary agent is not particularly limited, and those known as general conductive auxiliary agents can be used.
  • graphites such as natural graphite and artificial graphite, carbon blacks such as acetylene black, ketjen black and furnace black, amorphous carbon such as needle coke, vapor-grown carbon fibers or carbon nanotubes, which are electron conductive materials.
  • It may be a carbon fiber such as graphene or fullerene, a metal powder such as copper or nickel, or a metal fiber, and a conductive polymer such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, or polyphenylene derivative. May be used.
  • a conductive auxiliary agent such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, or polyphenylene derivative.
  • conductive auxiliary agents those that can function as active materials in the active material layer when the battery is charged and discharged are classified as active materials instead of conductive auxiliary agents. Whether or not the battery functions as an active material when it is charged and discharged is not unique and is determined by the combination with the active material.
  • the conductive auxiliary agent may contain one kind or two or more kinds.
  • the shape of the conductive auxiliary agent is not particularly limited, but is preferably in the form of particles.
  • the average particle size of the conductive auxiliary agent is not particularly limited, but can be, for example, 0.001 to 0.1 ⁇ m.
  • the average particle size of the conductive auxiliary agent can be measured in the same manner as the average particle size of the inorganic solid electrolyte.
  • the content of the conductive auxiliary agent in the inorganic solid electrolyte-containing composition is preferably 0 to 10% by mass based on 100% by mass of the solid content.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention preferably contains a lithium salt (supporting electrolyte).
  • the lithium salt the lithium salt usually used for this kind of product is preferable, and there is no particular limitation.
  • the lithium salt described in paragraphs 882 to 985 of JP-A-2015-084886 is preferable.
  • the content of the lithium salt is preferably 0.1 part by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more, based on 100 parts by mass of the solid electrolyte.
  • the upper limit is preferably 50 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or less.
  • the composition containing an inorganic solid electrolyte of the present invention is an inorganic solid electrolyte other than the above-mentioned sulfide-based inorganic solid electrolyte, for example, an oxide-based inorganic solid electrolyte and a halide-based inorganic solid electrolyte, as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • a hydride-based inorganic solid electrolyte and the like may be contained.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention may not contain a dispersant other than this polymer binder, but may contain a dispersant.
  • the dispersant those usually used for all-solid-state secondary batteries can be appropriately selected and used. Generally, compounds intended for particle adsorption, steric repulsion and / or electrostatic repulsion are preferably used.
  • the composition containing an inorganic solid electrolyte of the present invention contains, as other components other than the above components, an ionic liquid, a thickener, and a cross-linking agent (such as those that undergo a cross-linking reaction by radical polymerization, condensation polymerization, or ring-opening polymerization).
  • a cross-linking agent such as those that undergo a cross-linking reaction by radical polymerization, condensation polymerization, or ring-opening polymerization.
  • Polymerization initiators such as those that generate acids or radicals by heat or light
  • defoaming agents leveling agents, dehydrating agents, antioxidants and the like
  • the ionic liquid is contained in order to further improve the ionic conductivity, and known ones can be used without particular limitation.
  • a polymer other than the polymer contained in the above-mentioned binder, a commonly used binder and the like may be contained.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention usually contains, for example, an inorganic solid electrolyte, a polymer binder, a dispersion medium, an active material depending on the application, a conductive auxiliary agent, and optionally a lithium salt and any other component.
  • an inorganic solid electrolyte a polymer binder
  • a dispersion medium an active material depending on the application
  • a conductive auxiliary agent e.g., lithium salt and any other component.
  • it can be prepared as a mixture, preferably as a slurry.
  • the mixing environment is not particularly limited, and examples thereof include under dry air and under an inert gas.
  • the mixing method is not particularly limited, and the above components may be mixed all at once or sequentially.
  • “mixing all at once” means mixing in the coexistence of all the components to be mixed.
  • the mixing method and mixing conditions when the above components are mixed together are not particularly limited, and the mixing method and mixing conditions described in the premixing described later can be applied.
  • inorganic solid electrolyte (SE A) and polymer binder (B A) prior to mixing with the sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE B) and polymer binder (B B), previously mixed (premixed and inorganic solid electrolyte (SE A) and polymer binder (B A) ) Is preferred.
  • Inorganic solid electrolyte (SE A) and polymer binder (B A) a method of previously mixing (premixing) a (specific mixing sequence) is the absence of a polymeric binder (B B) and the inorganic solid electrolyte (SE B) in, it can be said that a method of mixing the inorganic solid electrolyte (SE a) and polymer binder (B a).
  • the term “absent” includes an embodiment in which one of the polymer binder ( BB ) and the inorganic solid electrolyte (SE B ) is present as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • This premixing, in an inorganic solid electrolyte containing composition can be preferentially and selectively adsorbing a polymeric binder (B A) to inorganic solid electrolyte (SE A).
  • inorganic solid electrolyte (SE A) to the polymer binder (B A) can form a premix adsorbed.
  • Premixing is preferably carried out in a dispersion medium.
  • the mixing order and mixing method of the other components are not particularly limited.
  • inorganic solid electrolyte (SE A) and mixing method and mixing order of the polymer binder (B A) is not particularly limited. Depending on the mixing method or the like, it is preferable to mix an inorganic solid electrolyte (SE A) and polymer binder (B A) in the presence of a dispersion medium (dispersion medium).
  • the mixing method in the premixing is not particularly limited, and examples thereof include a method of mixing the above components using various mixers.
  • the mixer that can be used is not particularly limited, and examples thereof include a ball mill, a bead mill, a planetary mixer, a blade mixer, a roll mill, a kneader, and a disc mill.
  • the mixing conditions are not particularly limited, and can be set to, for example, a mixing temperature of 10 to 60 ° C., a mixing time of 1 minute to 5 hours, and a rotation speed of 10 to 700 rpm (rotation per minute).
  • a mixing temperature 10 to 60 ° C.
  • a mixing time of 1 minute to 5 hours
  • a rotation speed 10 to 700 rpm (rotation per minute).
  • the amount of each component used is appropriately set so as to satisfy the content of each component in the target inorganic solid electrolyte-containing composition. For example, it can be determined according to the amount of the premix used for the main mixture described later. Specifically, when used in this mixing a portion of the premix, in a range that satisfies the content ratio of the inorganic solid electrolyte (SE A) and polymer binder (B A) of the inorganic solid electrolyte containing compositions intended When it is set appropriately and the entire amount of the premix is used for the main mixing, it can be set appropriately within a range that satisfies the content of each component.
  • SE A inorganic solid electrolyte
  • B A polymer binder
  • the content of solids in 100% by mass of each component of the inorganic solid electrolyte containing composition and the same as the ratio can also be set to a range.
  • the amount of the dispersion medium used is not particularly limited and is appropriately set. It may be the same as or different from the content of the dispersion medium in the above-mentioned inorganic solid electrolyte-containing composition, but it is preferably set in a range that satisfies the content of the dispersion medium in the above-mentioned inorganic solid electrolyte-containing composition, and is inorganic.
  • the total amount of the dispersion medium used for preparing the inorganic solid electrolyte-containing composition is set in the same range as the content in the inorganic solid electrolyte-containing composition.
  • the amount of the dispersion medium used in the premixing is, for example, preferably 10 to 300 parts by mass, more preferably 15 to 250 parts by mass, based on 100 parts by mass of the solid content mixed in the premixing. It is more preferably 20 to 200 parts by mass.
  • the active material, the conductive auxiliary agent, and the lithium salt, other additives, and the like may be mixed as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • These ingredients were mixed and the inorganic solid electrolyte (SE A) and polymer binder (B A), preferably, mixing the dispersion medium and the inorganic solid electrolyte (SE A) and polymer binder (B A) after mixing .
  • the amount of these components used is not particularly limited, and is set in the same range as the content in the above-mentioned inorganic solid electrolyte-containing composition, for example.
  • a preferably inorganic solid electrolyte (SE A) and polymer binder (B A) by mixing the dispersion medium containing an inorganic solid electrolyte (SE A) and polymer binder (B A) (
  • the (preliminary) mixture can be prepared, preferably as a slurry.
  • the mixing and premixing of each component can be performed in a plurality of times.
  • premix is considered part of the binder indicating a high adsorption rate (B A) is dispersed adsorbed to the dispersion medium to inorganic solid electrolyte (SE A) .
  • B A high adsorption rate
  • SE A inorganic solid electrolyte
  • B A polymer binder
  • a binder (B A ) can be preferentially adsorbed on the inorganic solid electrolyte (SE A ) while avoiding adsorption on the inorganic solid electrolyte (SE B).
  • the inorganic solid electrolyte (SE A) and the adsorption of the binder (B A) is an inorganic solid electrolyte containing composition further inorganic solid electrolyte coating and drying (during formation of the structure layer) of (SE A) and adsorption, then binding an inorganic solid electrolyte (SE a) it is thought that we can build networks that are firmly bound with a binder (B a).
  • the obtained premix is then mixed with the sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE B ) and the polymer binder ( BB ).
  • the mixing method and mixing conditions in this mixing are not particularly limited, and the mixing method and mixing conditions described in Premixing can be applied.
  • the mixing method and mixing conditions adopted in the premixing and the main mixing may be the same or different.
  • the mixing order of the premix, the sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE B ), and the polymer binder ( BB ) is not particularly limited.
  • Sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE B) and polymer binder (B B) may be mixed with the pre-mixture is mixed in advance, it may be mixed separately with the premix.
  • the mixing in the main mixture may be carried out in the dispersion medium contained in the premixture, or an additional dispersion medium may be mixed.
  • the additional dispersion medium to be mixed may be the same as or different from the dispersion medium used in the premixing.
  • a part of the premix obtained by the premix can be used as long as the above content is satisfied.
  • the amount of each component used in this mixing is appropriately set within a range that satisfies the content of each component in the target inorganic solid electrolyte-containing composition.
  • inorganic solid electrolytes premix (SE A), the content of polymeric binder premix (B A), further inorganic solid electrolyte (SE B) and polymer binder (B B) respectively, described above The content is set in the same range as the content in 100% by mass of the solid content of each component in the inorganic solid electrolyte-containing composition.
  • the amount of the dispersion medium used is appropriately set within a range that satisfies the content of the dispersion medium in the above-mentioned inorganic solid electrolyte-containing composition, and may be the same as or different from the content in the inorganic solid electrolyte-containing composition. It is preferable that the total amount of the dispersion medium used for preparing the inorganic solid electrolyte-containing composition is set in the same range as the content in the inorganic solid electrolyte-containing composition.
  • an active material a conductive auxiliary agent, and a lithium salt, other additives, and the like may be mixed as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the amount of these components used is set in the same range as the content in the above-mentioned inorganic solid electrolyte-containing composition.
  • each component and the main mixing can be performed in a plurality of times.
  • the present mixing is carried out after the premixing. In this case, it is not necessary to perform both mixing continuously in time, and it is possible to perform both mixing at intervals. Moreover, another step can be performed between both steps.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition can be prepared, preferably as a slurry, by mixing the premix, the sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE B ), and the polymer binder ( BB).
  • the active material may be mixed by premixing and / or main mixing as described above, but it is preferable to mix after the main mixing. This makes it possible to avoid excessive adsorption of the polymer binder (B) to the active material. It is preferable that the conductive auxiliary agent is also mixed after the main mixing as in the case of the active material.
  • the mixing method and mixing conditions of the active material or the conductive auxiliary agent are not particularly limited, and the mixing method and mixing conditions described in the premixing can be applied.
  • the dispersion medium can also be further mixed when the active material or the conductive auxiliary agent is mixed.
  • the amounts of the active material and the conductive auxiliary agent used are appropriately set within a range that satisfies the content of each component in the target inorganic solid electrolyte-containing composition.
  • the contents of the active material and the conductive auxiliary agent are set in the same range as the contents in 100% by mass of the solid content of each component in the above-mentioned inorganic solid electrolyte-containing composition, respectively.
  • the total amount of the dispersion medium is set in the same range as the content in the inorganic solid electrolyte-containing composition. In this way, an electrode composition containing an active material can be prepared.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition (composition for electrodes) thus prepared is a composition prepared by a premixing method, and is a premix, a sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE B ), and a polymer binder (B).
  • B is a composition obtained by further mixing an active material and a conductive auxiliary agent.
  • the inorganic solid electrolyte containing compositions, component layers solid particles are firmly bound, for example, during its deposition, the above-mentioned inorganic solid electrolyte (SE A) is an inorganic solid on the surface or voids of the binder networks It is possible to form a strong constituent layer in which an electrolyte (SE B ) or the like is in close contact and has excellent interlayer adhesion, and it is possible to further improve the charge / discharge characteristics of the all-solid secondary battery.
  • 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 its use.
  • a sheet preferably used for a solid electrolyte layer also referred to as a solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery
  • an electrode or a sheet preferably used for a laminate of an electrode and a solid electrolyte layer (an electrode for an all-solid secondary battery).
  • Sheet and the like.
  • these various sheets are collectively referred to as an all-solid-state secondary battery sheet.
  • the solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery of the present invention may be a sheet having a solid electrolyte layer, and even a sheet in which the solid electrolyte layer is formed on a base material does not have a base material and is a solid electrolyte layer. It may be a sheet formed of.
  • the solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery may have another layer in addition to the solid electrolyte layer. Examples of other layers include a protective layer (release sheet), a current collector, a coat layer, and the like.
  • the solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery of the present invention for example, a sheet having a layer composed of the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention, a normal solid electrolyte layer, and a protective layer on a substrate in this order.
  • the solid electrolyte layer contained in the solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery is preferably formed of the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention.
  • the content of each component in the solid electrolyte layer is not particularly limited, but is preferably synonymous with the content of each component in the solid content of the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention.
  • the layer thickness of each layer constituting the solid electrolyte sheet for an all-solid-state secondary battery is the same as the layer thickness of each layer described in the all-solid-state secondary battery described later.
  • the base material is not particularly limited as long as it can support the solid electrolyte layer, and examples thereof include a material described in the current collector described later, a sheet body (plate-like body) of an organic material, an inorganic material, and the like.
  • the organic material include various polymers, and specific examples thereof include polyethylene terephthalate, polypropylene, polyethylene, and cellulose.
  • the inorganic material include glass, ceramic and the like.
  • the electrode sheet for an all-solid-state secondary battery of the present invention may be an electrode sheet having an active material layer, and the active material layer is formed on a base material (current collector).
  • the sheet may be a sheet that does not have a base material and is formed from an active material layer.
  • This electrode sheet is usually a sheet having a current collector and an active material layer, but has 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 and a solid electrolyte. An embodiment having a layer and an active material layer in this order is also included.
  • the solid electrolyte layer and the active material layer of the electrode sheet are preferably formed of the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention.
  • the content of each component in the solid electrolyte layer or the active material layer is not particularly limited, but preferably, the content of each component in the solid content of the inorganic solid electrolyte-containing composition (electrode composition) of the present invention. Is synonymous with.
  • the layer thickness of each layer constituting the electrode sheet of the present invention is the same as the layer thickness of each layer described in the all-solid-state secondary battery described later.
  • the electrode sheet of the present invention may have the other layers described above.
  • the all-solid-state secondary battery sheet of the present invention has a strong constituent layer in which at least one of the solid electrolyte layer and the active material layer is formed of the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention, for example, the above-mentioned inorganic solid electrolyte (SE). It has a strong constituent layer in which an inorganic solid electrolyte (SE B ) or the like is in close contact with the surface or voids of the network to which A) is bound. In addition, this constituent layer exhibits strong interlayer adhesion to adjacent layers.
  • SE inorganic solid electrolyte
  • the sheet for an all-solid-state secondary battery of the present invention as a constituent layer of an all-solid-state secondary battery, excellent charge / discharge characteristics of the all-solid-state secondary battery and further interlayer adhesion between the constituent layers can be realized. ..
  • the electrode sheet for an all-solid-state secondary battery and the all-solid-state secondary battery in which the active material layer is formed of the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention have an interlayer adhesion between the active material layer and the current collector in addition to the constituent layers.
  • the property is also strengthened, and further improvement of charge / discharge characteristics can be realized. Therefore, the sheet for an all-solid-state secondary battery of the present invention is suitably used as a sheet capable of forming a constituent layer of an all-solid-state secondary battery.
  • the method for producing the sheet for an all-solid secondary battery of the present invention is not particularly limited, and the sheet can be produced by forming each of the above layers using the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention.
  • a layer (coating and drying layer) composed of an inorganic solid electrolyte-containing composition is preferably formed on a base material or a current collector (which may be via another layer) by forming a film (coating and drying).
  • the method can be mentioned. This makes it possible to produce an all-solid-state secondary battery sheet having a base material or a current collector and a coating dry layer that are firmly adhered to each other.
  • the coating dry layer is a layer formed by applying the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention and drying the dispersion medium (that is, the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention is used.
  • the dispersion medium may remain as long as the effects of the present invention are not impaired, and the residual amount may be, for example, 3% by mass or less in each layer.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention is formed into a film, a strong constituent layer having excellent interlayer adhesion is formed.
  • each step such as coating and drying will be described in the following method for manufacturing an all-solid-state secondary battery.
  • the coating dry layer obtained as described above can also be pressurized.
  • the pressurizing conditions and the like will be described later in the method for manufacturing an all-solid-state secondary battery.
  • the base material, the protective layer (particularly the release sheet) and the like can be peeled off.
  • the all-solid secondary battery of the present invention comprises a positive electrode active material layer, a negative electrode active material layer facing the positive electrode active material layer, and a solid electrolyte layer arranged 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 and constitutes the positive electrode.
  • the negative electrode active material layer is preferably formed on the negative electrode current collector to form the negative electrode.
  • At least one layer of the negative electrode active material layer, the positive electrode active material layer and the solid electrolyte layer is formed by the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention, and the negative electrode active material layer is formed by the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention.
  • the active material layer or the solid electrolyte layer formed of the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention preferably contains the component species and their content ratios in the solid content of the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention. Is the same as.
  • a known material can be used.
  • the thicknesses of the negative electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the positive electrode active material layer are not particularly limited.
  • each layer is preferably 10 to 1,000 ⁇ m, more preferably 20 ⁇ m or more and less than 500 ⁇ m, respectively, in consideration of the dimensions of a general all-solid-state secondary battery. In the all-solid-state secondary battery of the present invention, it is more preferable that the thickness of at least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer is 50 ⁇ m or more and less than 500 ⁇ m.
  • the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer may each have a current collector on the opposite side of the solid electrolyte layer.
  • the all-solid-state secondary battery of the present invention may be used as an all-solid-state secondary battery with the above structure, but in order to form a dry battery, it should be further enclosed in a suitable housing.
  • the housing may be made of metal or resin (plastic).
  • a metallic material for example, one made of aluminum alloy or stainless steel can be mentioned.
  • the metallic housing is divided into a positive electrode side housing and a negative electrode side housing, and electrically connected to the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, respectively. It is preferable that the housing on the positive electrode side and the housing on the negative electrode side are joined and integrated via a gasket for preventing a short circuit.
  • FIG. 1 is a sectional view schematically showing an all-solid-state secondary battery (lithium ion secondary battery) according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the all-solid-state secondary battery 10 of the present embodiment has a negative electrode current collector 1, a negative electrode active material layer 2, a solid electrolyte layer 3, a positive electrode active material layer 4, and a positive electrode current collector 5 in this order when viewed from the negative electrode side. ..
  • Each layer is in contact with each other and has an adjacent structure.
  • the lithium ions (Li + ) accumulated in the negative electrode are returned to the positive electrode side, and electrons are supplied to the operating portion 6.
  • a light bulb is used as a model for the operating portion 6, and the light bulb is turned on by electric discharge.
  • the all-solid-state secondary battery having the layer structure shown in FIG. 1 When the all-solid-state secondary battery having the layer structure shown in FIG. 1 is placed in a 2032-inch coin case, the all-solid-state secondary battery is referred to as an all-solid-state secondary battery laminate, and the all-solid-state secondary battery laminate is referred to as an all-solid-state secondary battery laminate. Batteries manufactured in a 2032 type coin case are sometimes referred to as all-solid-state secondary batteries.
  • the all-solid-state secondary battery 10 In the all-solid-state secondary battery 10, all of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode active material layer are formed of the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention.
  • the all-solid-state secondary battery 10 exhibits excellent battery performance.
  • the inorganic solid electrolyte and the polymer binder contained in the positive electrode active material layer 4, the solid electrolyte layer 3, and the negative electrode active material layer 2 may be of the same type or different from each other.
  • either or both of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer may be simply referred to as an active material layer or an electrode active material layer.
  • either or both of the positive electrode active material and the negative electrode active material may be collectively referred to as an active material or an electrode active material.
  • an all-solid-state secondary battery having strong interlayer adhesion and excellent charge / discharge characteristics such as cycle characteristics and rate characteristics, and low resistance All-solid-state secondary battery can be realized.
  • the negative electrode active material layer can be a lithium metal layer.
  • the lithium metal layer include a layer formed by depositing or molding a lithium metal powder, a lithium foil, a lithium vapor deposition film, and the like.
  • the thickness of the lithium metal layer can be, for example, 1 to 500 ⁇ m regardless of the thickness of the negative electrode active material layer.
  • the positive electrode current collector 5 and the negative electrode current collector 1 are preferably electron conductors.
  • either or both of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector may be collectively referred to as a current collector.
  • a current collector As a material for forming the positive electrode current collector, in addition to aluminum, aluminum alloy, stainless steel, nickel and titanium, the surface of aluminum or stainless steel is treated with carbon, nickel, titanium or silver (a thin film is formed). Of these, aluminum and aluminum alloys are more preferable.
  • As a material for forming the negative electrode current collector in addition to aluminum, copper, copper alloy, stainless steel, nickel and titanium, carbon, nickel, titanium or silver is treated on the surface of aluminum, copper, copper alloy or stainless steel.
  • aluminum, copper, copper alloy and stainless steel are more preferable.
  • the shape of the current collector is usually a film sheet, but a net, a punched body, a lath body, a porous body, a foam body, a molded body of a fiber group, or the like can also be used.
  • the thickness of the current collector is not particularly limited, but is preferably 1 to 500 ⁇ m. Further, it is also preferable that the surface of the current collector is made uneven by surface treatment.
  • a layer formed of a known constituent layer-forming material can be applied to the positive electrode active material layer.
  • a functional layer, a member, or the like is appropriately interposed or arranged between or outside each 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. You may. Further, each layer may be composed of a single layer or a plurality of layers.
  • the all-solid-state secondary battery can be manufactured by a conventional method. Specifically, the all-solid-state secondary battery can be manufactured by forming each of the above layers using the inorganic solid electrolyte-containing composition or the like of the present invention. The details will be described below.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention is appropriately applied onto a base material (for example, a metal foil serving as a current collector) to form a coating film (film formation).
  • a method including (via) a step a method for producing a sheet for an all-solid-state secondary battery of the present invention
  • an inorganic solid electrolyte-containing composition containing a positive electrode active material is applied as a positive electrode material (positive electrode composition) on a metal foil which is a positive electrode current collector to form a positive electrode active material layer, and the entire solid is formed.
  • a positive electrode sheet for a secondary battery is produced.
  • an inorganic solid electrolyte-containing composition for forming the solid electrolyte layer is applied onto the positive electrode active material layer to form the solid electrolyte layer.
  • an inorganic solid electrolyte-containing composition containing a negative electrode active material is applied as a negative electrode material (negative electrode composition) on the solid electrolyte layer to form a negative electrode active material layer.
  • a negative electrode current collector metal foil
  • an all-solid 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. Can be done. This can be enclosed in a housing to obtain a desired all-solid-state secondary battery.
  • a negative electrode active material layer, a solid electrolyte layer and a positive electrode active material layer are formed on the negative electrode current collector, and the positive electrode current collectors are superposed to manufacture an all-solid secondary battery. You can also do it.
  • a positive electrode sheet for an all-solid-state secondary battery is produced. Further, an inorganic solid electrolyte-containing composition containing a negative electrode active material is applied as a negative electrode material (negative electrode composition) on a metal foil which is a negative electrode current collector to form a negative electrode active material layer, and the entire solid is formed. A negative electrode sheet for a secondary battery is manufactured. Next, a solid electrolyte layer is formed on the active material layer of any one of these sheets as described above.
  • the other of the positive electrode sheet for the all-solid secondary battery and the negative electrode sheet for the all-solid secondary battery is laminated on the solid electrolyte layer so that the solid electrolyte layer and the active material layer are in contact with each other.
  • an all-solid-state secondary battery can be manufactured.
  • the following method can be mentioned. That is, as described above, a positive electrode sheet for an all-solid-state secondary battery and a negative electrode sheet for an all-solid-state secondary battery are produced. Separately from this, an inorganic solid electrolyte-containing composition is applied onto a base material to prepare a solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery composed of a solid electrolyte layer.
  • the positive electrode sheet for the all-solid-state secondary battery and the negative electrode sheet for the all-solid-state secondary battery are laminated so as to sandwich the solid electrolyte layer peeled from the base material. In this way, an all-solid-state secondary battery can be manufactured. Further, as described above, a positive electrode sheet for an all-solid-state secondary battery or a negative electrode sheet for an all-solid-state secondary battery, and a solid electrolyte sheet for an all-solid-state secondary battery are produced. Next, the positive electrode sheet for the all-solid secondary battery or the negative electrode sheet for the all-solid secondary battery and the solid electrolyte sheet for the all-solid secondary battery were brought into contact with the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer and the solid electrolyte layer.
  • the solid electrolyte layer is transferred to the positive electrode sheet for the all-solid-state secondary battery or the negative electrode sheet for the all-solid-state secondary battery. Then, the solid electrolyte layer from which the base material of the solid electrolyte sheet for the all-solid secondary battery is peeled off and the negative electrode sheet for the all-solid secondary battery or the positive electrode sheet for the all-solid secondary battery are separated (the negative electrode active material layer or the negative electrode active material layer on the solid electrolyte layer Pressurize the positive electrode active material layer in contact with each other. In this way, an all-solid-state secondary battery can be manufactured.
  • the pressurizing method and pressurizing conditions in this method are not particularly limited, and the methods and pressurizing conditions described later in the pressurization of the applied composition can be applied.
  • the solid electrolyte layer or the like can also be formed by, for example, forming an inorganic solid electrolyte-containing composition or the like on a substrate or an active material layer by pressure molding under the pressure conditions described later.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention may be used as any one of the positive electrode composition, the inorganic solid electrolyte-containing composition and the negative electrode composition, and the inorganic solid electrolyte-containing composition may be used. It is preferable to use the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention, and the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention can be used for any of the compositions.
  • the solid electrolyte layer or the active material layer is formed by a composition other than the solid electrolyte composition of the present invention
  • examples of the material include commonly used compositions and the like. Further, it belongs to the first group or the second group of the periodic table, which is accumulated in the negative electrode current collector by the initialization or charging during use, which will be described later, without forming the negative electrode active material layer at the time of manufacturing the all-solid secondary battery.
  • a negative electrode active material layer can also be formed by combining metal ions with electrons and precipitating them as a metal on a negative electrode current collector or the like.
  • the solid electrolyte layer or the like can be formed by, for example, press-molding the solid electrolyte composition or the like on a substrate or the active material layer under the pressure conditions described later, or a sheet molded body of the solid electrolyte or the active material. It can also be used.
  • the method for applying the composition containing an inorganic solid electrolyte is not particularly limited and can be appropriately selected.
  • coating preferably wet coating
  • spray coating spin coating coating
  • dip coating coating dip coating coating
  • slit coating stripe coating
  • bar coating coating can be mentioned.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition may be subjected to a drying treatment after being applied to each of them, or may be subjected to a drying treatment after being applied in multiple layers.
  • the drying temperature is not particularly limited.
  • the lower limit is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher, and even more preferably 80 ° C. or higher.
  • the upper limit is preferably 300 ° C.
  • the dispersion medium can be removed and a solid state (coating dry layer) can be obtained. Further, it is preferable because the temperature is not raised too high and each member of the all-solid-state secondary battery is not damaged. As a result, in an all-solid-state secondary battery, it is possible to obtain excellent overall performance, good adhesion, and good ionic conductivity even without pressurization.
  • the composition containing the inorganic solid electrolyte of the present invention is applied and dried as described above, the variation in the contact state can be suppressed and the solid particles can be firmly bound.
  • the pressurizing method include a hydraulic cylinder press machine and the like.
  • the pressing force is not particularly limited, and is generally preferably in the range of 5 to 1500 MPa.
  • the applied inorganic solid electrolyte-containing composition may be heated at the same time as pressurization.
  • the heating temperature is not particularly limited, and is generally in the range of 30 to 300 ° C. It can also be pressed at a temperature higher than the glass transition temperature of the inorganic solid electrolyte.
  • the pressurization may be carried out in a state where the coating solvent or the dispersion medium is dried in advance, or may be carried out in a state where the solvent or the dispersion medium remains.
  • each composition may be applied at the same time, and the application drying press may be performed simultaneously and / or sequentially. After coating on separate substrates, they may be laminated by transfer.
  • the atmosphere during the manufacturing process is not particularly limited, and is in the atmosphere, in dry air (dew point -20 ° C or less), in an inert gas (for example, in argon gas, helium gas, nitrogen gas). And so on.
  • the pressing time may be short (for example, within several hours) and high pressure may be applied, or medium pressure may be applied for a long time (1 day or more).
  • an all-solid-state secondary battery other than the all-solid-state secondary battery sheet for example, in the case of an all-solid-state secondary battery, an all-solid-state secondary battery restraint (screw tightening pressure, etc.) can be used in order to continue applying a medium pressure.
  • the press pressure may be uniform or different with respect to the pressed portion such as the sheet surface.
  • the press pressure can be changed according to the area or layer thickness of the pressed portion. It is also possible to change the same part step by step with different pressures.
  • the pressed surface may be smooth or roughened.
  • the all-solid-state secondary battery manufactured as described above is preferably initialized after manufacturing or before use.
  • the initialization is not particularly limited, and can be performed, for example, by performing initial charging / discharging with the press pressure increased, and then releasing the pressure until the pressure reaches the general working pressure of the all-solid-state secondary battery.
  • the all-solid-state secondary battery of the present invention can be applied to various applications.
  • the application mode is not particularly limited, but for example, when mounted on an electronic device, a laptop computer, a pen input computer, a mobile computer, an electronic book player, a mobile phone, a cordless phone handset, a pager, a handy terminal, a mobile fax, or a mobile phone. Examples include copying, mobile printers, headphone stereos, video movies, LCD TVs, handy cleaners, portable CDs, mini discs, electric shavers, transceivers, electronic notebooks, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, backup power supplies, etc.
  • Other consumer products include automobiles, electric vehicles, motors, lighting equipment, toys, game equipment, road conditioners, watches, strobes, cameras, medical equipment (pacemakers, hearing aids, shoulder massagers, etc.). Furthermore, it can be used for various munitions and space. It can also be combined with a solar cell.
  • Neostan U-600 (trade name, manufactured by Nitto Kasei Co., Ltd.) was added and stirred at 80 ° C. for 10 hours to synthesize urethane polymer 2, and urethane solution (binder solution) 2 (concentration) was synthesized. 50% by mass) was obtained.
  • the mass average molecular weight of the urethane polymer 2 (according to the above-mentioned measuring method) was 36000.
  • Neostan U-600 (trade name, manufactured by Nitto Kasei Co., Ltd.) was added and stirred at 60 ° C. for 6 hours to obtain a polymer solution.
  • 0.7 g of methanol was added to this polymer solution to seal the polymer ends, and the polymerization reaction was stopped to obtain a 20% by mass THF solution (polymer solution) of the polymer polymer 3.
  • 100 g of 2,6-dimethyl-4-heptanone was added dropwise over 1 hour while stirring the polymer solution obtained above at 350 rpm to obtain an emulsion of urethane polymer 3.
  • THF was removed by reducing the pressure of the emulsion at 40 mPa and 40 ° C. for 1 hour.
  • urethane latex 3 solid content 10% by mass
  • the mass average molecular weight of the urethane polymer 3 was 50,000
  • the average particle size D50 accordinging to the above-mentioned measuring method of the polymer binder in the dispersion was 40 nm.
  • the mass average molecular weight of the urethane polymer 4 (according to the above-mentioned measuring method) was 45,000, and the average particle size D50 (according to the above-mentioned measuring method) of the polymer binder in the dispersion was 80 nm.
  • Liquid prepared in a separate container ethyl methacrylate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 22.5 g, dodecyl methacrylate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 51.7 g, acrylic acid (Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 0.8 g of (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 1.5 g of V-601 (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added dropwise over 2 hours. After the dropping was completed, 0.8 g of V-601 was added. Then, after stirring at 95 ° C.
  • the mass average molecular weight of the macromonomer B-1 (according to the above-mentioned measurement method) was 9500, and the SP value (according to the above-mentioned calculation method) was 6.5. 13.8 g (solid content) and 30 g of heptane of a macromonomer B-1 solution were placed in a 200 mL three-necked flask, and the temperature was raised to 80 ° C. with stirring (solution A).
  • the mass average molecular weight of the (meth) acrylic polymer 1 (according to the above-mentioned measuring method) was 62000, and the average particle size D50 (according to the above-mentioned measuring method) of the polymer binder in the dispersion was 110 nm.
  • Preparation Examples 1 and 2 Preparation of Polymer Binder Solution
  • the following polymers were dissolved in isobutyronitrile to prepare polymer binder solutions (concentration 2% by mass) composed of each polymer.
  • PDVF Kinerflex 2500-20 (trade name, manufactured by Arkema)
  • HSBR Tough Tech H1041 (trade name, manufactured by Asahi Kasei Corporation)
  • the urethane polymers 1, 3, 4 and the (meth) acrylic polymer 1 synthesized as described above all have solubility in the dispersion medium (diisobutyl ketone) used for the inorganic solid electrolyte-containing composition and the electrode composition described later. It is low and functions as a particulate binder in the above composition.
  • urethane polymer 2, PDVF and HSBR have high solubility in diisobutyl ketone and function as a soluble binder in the above composition.
  • urethane polymers 1 and 2 have high solubility in heptane and function as a soluble binder in the composition.
  • Sulfide-based inorganic solid electrolytes are described in T.I. Ohtomo, A.M. Hayashi, M. et al. Tassumisago, Y. et al. Tsuchida, S.A. Hama, K.K. Kawamoto, Journal of Power Sources, 233, (2013), pp231-235, and A.M. Hayashi, S.A. Hama, H. Morimoto, M.D. Tatsumi sago, T. et al. Minami, Chem. Lett.
  • Li 2 S lithium sulfide
  • Aldrich Corp. purity> 99.98%
  • diphosphorus pentasulfide P 2 S 5.
  • Li 2S: P2S5 75: 25 in terms of molar ratio.
  • the average particle size was adjusted in a dry room having a dew point of ⁇ 50 ° C. or lower.
  • -Preparation of sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE A ) (adjustment of average particle size) 1- 180 zirconia beads having a diameter of 5 mm were placed in a zirconia 45 mL container (manufactured by Fritsch), 4.6 g of the Li-PS-based glass synthesized above, and a mixed solvent of heptane / diisobutylketone as a solvent (mass ratio 95).
  • SE A Preparation of sulfide-based inorganic solid electrolyte 2 - 180 zirconia beads having a diameter of 5 mm were placed in a zirconia 45 mL container (manufactured by Fritsch), 3.6 g of the Li-PS-based glass synthesized above, and a mixed solvent of heptane / diisobutylketone as a solvent (mass ratio 95). / 5) 7.5 g was added, and then this container was set in a planetary ball mill P-7 (manufactured by Fritsch), and the mixture was stirred at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 350 rpm for 3 hours.
  • SE A Adjustment of average particle diameter 2 - 180 zirconia beads having a diameter of 5 mm were placed in a zirconia 45 mL container (manufactured by Fritsch), 3.6 g of the Li-PS-based glass synthesized above, and a mixed solvent of heptan
  • the obtained mixture was dried on a hot plate at 100 ° C. to remove the solvent to obtain LPS as sulfide-based inorganic solid electrolyte particles (SE A).
  • the sulfide-based inorganic solid electrolyte particles (SE A ) thus obtained had an average particle size D50 of 1.3 ⁇ m according to the above-mentioned measuring method.
  • SE A sulfide-based inorganic solid electrolyte
  • 3- 180 zirconia beads having a diameter of 5 mm were put into a zirconia 45 mL container (manufactured by Fritsch), 1.8 g of the Li-PS-based glass synthesized above, and a mixed solvent of heptane / diisobutylketone as a solvent (mass ratio 95). / 5) 6.0 g was added, and then this container was set in a planetary ball mill P-7 (manufactured by Fritsch), and the mixture was stirred at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 300 rpm for 3 hours.
  • the obtained mixture was dried on a hot plate at 100 ° C. to remove the solvent to obtain LPS as sulfide-based inorganic solid electrolyte particles (SE A).
  • the sulfide-based inorganic solid electrolyte particles (SE A ) thus obtained had an average particle size D50 of 1.5 ⁇ m according to the above-mentioned measuring method.
  • SE A sulfide-based inorganic solid electrolyte
  • 4- 180 zirconia beads having a diameter of 5 mm were put into a zirconia 45 mL container (manufactured by Fritsch), 1.8 g of the Li-PS-based glass synthesized above, and a mixed solvent of heptane / diisobutylketone as a solvent (mass ratio 95). / 5) 6.0 g was added, and then this container was set in a planetary ball mill P-7 (manufactured by Fritsch), and the mixture was stirred at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 250 rpm for 1 hour.
  • the obtained mixture was dried on a hot plate at 100 ° C. to remove the solvent to obtain LPS as sulfide-based inorganic solid electrolyte particles (SE A).
  • the sulfide-based inorganic solid electrolyte particles (SE A ) thus obtained had an average particle size D50 of 3.0 ⁇ m according to the above-mentioned measuring method.
  • SE B sulfide-based inorganic solid electrolyte
  • the resulting mixture was dried on a hot plate at 100 ° C., the solvent was removed to give the LPS as a sulfide-based inorganic solid electrolyte particles (SE B).
  • the sulfide-based inorganic solid electrolyte particles (SE B ) thus obtained had an average particle size D50 of 0.7 ⁇ m according to the above-mentioned measuring method.
  • SE B sulfide-based inorganic solid electrolyte
  • 2- 180 zirconia beads having a diameter of 5 mm were placed in a zirconia 45 mL container (manufactured by Fritsch), 1.8 g of the Li-PS-based glass synthesized above, and a mixed solvent of heptane / diisobutylketone as a solvent (mass ratio 95). / 5) 6.0 g was added, and then this container was set in a planetary ball mill P-7 (manufactured by Fritsch), and the mixture was stirred at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 350 rpm for 5 hours.
  • the resulting mixture was dried on a hot plate at 100 ° C., the solvent was removed to give the LPS as a sulfide-based inorganic solid electrolyte particles (SE B).
  • the sulfide-based inorganic solid electrolyte particles (SE B ) thus obtained had an average particle size D50 of 0.9 ⁇ m according to the above-mentioned measuring method.
  • the resulting mixture was dried on a hot plate at 100 ° C., the solvent was removed to give the LPS as a sulfide-based inorganic solid electrolyte particles (SE B).
  • the sulfide-based inorganic solid electrolyte particles (SE B ) thus obtained had an average particle size D50 of 0.5 ⁇ m according to the above-mentioned measuring method.
  • SE B Preparation of sulfide-based inorganic solid electrolyte
  • 4- 180 zirconia beads having a diameter of 5 mm were placed in a 45 mL container made of zirconia (manufactured by Fritsch), 1.5 g of the Li-PS-based glass synthesized above, and a mixed solvent of heptane / diisobutylketone as a solvent (mass ratio 95). / 5) 6.0 g was added, and then this container was set in a planetary ball mill P-7 (manufactured by Fritsch), and the mixture was stirred at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 450 rpm for 12 hours.
  • the resulting mixture was dried on a hot plate at 100 ° C., the solvent was removed to give the LPS as a sulfide-based inorganic solid electrolyte particles (SE B).
  • the sulfide-based inorganic solid electrolyte particles (SE B ) thus obtained had an average particle size D50 of 0.2 ⁇ m according to the above-mentioned measuring method.
  • Example 1 an inorganic solid electrolyte-containing composition, a positive electrode composition, and a negative electrode composition are prepared using a prepared or prepared polymer binder dispersion, and all-solid-state secondary batteries are prepared using the prepared compositions. An electrode sheet for a battery and an all-solid-state secondary battery were produced.
  • composition containing inorganic solid electrolyte > 1.
  • Preparation of Inorganic Solid Electrolyte-Containing Composition S-1 Batch Mixing Method
  • 1100 zirconia beads having a diameter of 5 mm were put into the container, and 2.4 g of LPS having the particle size shown in Table 1 as a sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE A) was added to the polymer binder (B).
  • urethane latex 1 0.1 g as a) (solid content), a sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE B) as the LPS particle size shown in Table 1 2.4 g, urethane latex 2 as the polymeric binder (B B) 0.1 g (solid content) and 24.0 g of diisobutylketone as a dispersion medium were added. Then, this container was set in a planetary ball mill P-7 (trade name, manufactured by Fritsch), and the mixture was stirred at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 150 rpm for 5 minutes. In this way, the inorganic solid electrolyte-containing composition S-1 having a solid content concentration of 17.2% by mass was obtained as a slurry.
  • this container was set in a planetary ball mill P-7 (manufactured by Fritsch), and the mixture was stirred at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 150 rpm for 3 minutes. In this way, a premix with a solid content concentration of 17.2% by mass was obtained.
  • the container having a resultant premix total amount, sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE B) as the LPS particle size shown in Table 1 2.4 g, urethane latex 2 as the polymeric binder (B B) 0 .1 g (solid content) and 12.0 g of diisobutylketone as a dispersion medium were charged, and this container was set in a planetary ball mill P-7 (manufactured by Fritsch) and stirred at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 150 rpm for 2 minutes. .. In this way, the inorganic solid electrolyte-containing composition S-2 having a solid content concentration of 17.2% by mass was obtained as a slurry.
  • SE B sulfide-based inorganic solid electrolyte
  • the adsorption rate ASE for the sulfide-based inorganic solid electrolyte (sulfide-based inorganic solid electrolyte used in the preparation of each composition) shown in Table 1 is as follows. Measured by method. The results are shown in Table 1. Even if the LPS does not meet the average particle size, when it is used as the inorganic solid electrolyte (SE A ) or the inorganic solid electrolyte (SE B ), the adsorption rate for the inorganic solid electrolyte that does not meet the average particle size was measured. ..
  • the inorganic solid electrolyte containing compositions HS-3, the adsorption of the polymer binder (B B) (A SEB) were measured values for inorganic solid electrolyte having an average particle diameter of 2.6 ⁇ m (SE A).
  • a binder solution (solution or dispersion) having a concentration of 1% by mass was prepared by dissolving the polymer binder in the dispersion medium or dispersing it in the form of latex according to the solubility in the dispersion medium.
  • the binder liquid and the inorganic solid electrolyte are placed in a 15 mL vial at a mass ratio of the polymer binder and the inorganic solid electrolyte in the binder liquid at a ratio of 42: 1, and the mixture rotor is used at room temperature and at a rotation speed of 80 rpm. After stirring for 1 hour, the mixture was allowed to stand.
  • the supernatant obtained by solid-liquid separation is filtered through a filter having a pore size of 1 ⁇ m (the dispersed latex binder passes through the filter), and the entire amount of the obtained filtrate is dried to dryness, and the polymer dissolved in the filtrate is dried.
  • the mass (weight of the polymeric binder that was not adsorbed to the inorganic solid electrolyte) W a binder was measured.
  • the mass W A the following equation from the mass W B of the polymer binder contained in the binder solution used for the measurement, to calculate the adsorption rate to the inorganic solid electrolyte of the polymer binder.
  • Adsorption rate (%) [(W B -W A) / W B] ⁇ 100
  • the adsorption rate ASE was measured using the inorganic solid electrolyte and the polymer binder taken out from the formed solid electrolyte layer and the dispersion medium used for preparing the inorganic solid electrolyte-containing composition, the same value was obtained. ..
  • LPS The content of the average particle size adjusted product of the Li-PS-based glass synthesized in Synthesis Example A is the content in 100% by mass of the solid content, and the unit is mass%.
  • the average particle size indicates the median diameter D50 ( ⁇ m) according to the above measuring method.
  • Urethane 1 Urethane polymer (urethane latex) synthesized above 1
  • Urethane 2 Urethane polymer (urethane solution) 2 synthesized above
  • Urethane 3 Urethane polymer (urethane latex) synthesized above 3
  • Urethane 4 Urethane polymer (urethane latex) synthesized above 4
  • Acrylic 1 The (meth) acrylic polymer (acrylic latex) synthesized above 1 PDVF: PDVF used to prepare the polymer binder solution
  • HSBR HSBR used to prepare the polymer binder solution
  • HSBR HSBR used to prepare the polymer binder solution
  • composition PS-1 for positive electrode The zirconia 45mL container (manufactured by Fritsch), the zirconia beads were 180 charged diameter 5 mm, 3.9 g of LPS particle size shown in Table 2 as a sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE A), polymeric binder (B urethane latex 1 0.15 g as a) (solid content), a sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE B) as the LPS particle size shown in Table 2 3.9 g, urethane latex 2 as the polymeric binder (B B) 0.15 g (solid content) and 10 g of diisobutylketone as a dispersion medium were added.
  • This container was set in a planetary ball mill P-7 (manufactured by Fritsch) and stirred at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 150 rpm for 5 minutes. In this way, 18.1 g of a mixture (solid content concentration 44.8% by mass) of a sulfide-based inorganic solid electrolyte and a polymer binder was obtained as a slurry.
  • This container was set in a planetary ball mill P-7 (manufactured by Fritsch) and stirred at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 150 rpm for 5 minutes. In this way, 23.1 g of a mixture of a sulfide-based inorganic solid electrolyte and a polymer binder (solid content concentration 35% by mass) was obtained as a slurry.
  • composition PS-2 for positive electrode 180 zirconia beads having a diameter of 5 mm were placed in a 45 mL container made of zirconia (manufactured by Fritsch), and 3.9 g of LPS having a particle size shown in Table 2 was added as a sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE A), and a polymer binder (B).
  • SE A sulfide-based inorganic solid electrolyte
  • B polymer binder
  • As A 0.15 g (solid content) of urethane latex 1 was added, and 5 g of diisobutylketone was added as a dispersion medium. Then, this container was set in the planetary ball mill P-7, and the mixture was stirred at a temperature of 25 ° C.
  • this container was set in the planetary ball mill P-7, and the mixture was stirred at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 50 rpm for 5 minutes.
  • the positive electrode composition PS-2 having a solid content concentration of 58.3% by mass was obtained as a slurry.
  • compositions PS-3 to PS-8 Preparation of positive electrode compositions PS-3 to PS-8 (preliminary mixing method)
  • the composition for the positive electrode was the same as the preparation of the positive electrode composition PS-2, except that the sulfide-based inorganic solid electrolyte and the polymer binder were changed to those shown in Table 2.
  • Objects PS-3 to PS-8 were prepared respectively.
  • the positive electrode composition HPS- was similar to the preparation of the positive electrode composition PS-2, except that the sulfide-based inorganic solid electrolyte was changed to that shown in Table 2. 3 and HPS-4 were prepared respectively.
  • composition HPS-8 for positive electrode (collective mixing method)
  • the positive electrode composition HPS-8 was prepared in the same manner as the preparation of the positive electrode composition PS-1 except that the polymer binder was changed to that shown in Table 2 in the preparation of the positive electrode composition PS-1. ..
  • the adsorption rate ASE for the sulfide-based inorganic solid electrolyte shown in Table 2 was determined by the above method. It was measured. Further, the polymeric binder, were measured by the following methods adsorption rate A AM for positive electrode active material shown in Table 2 (positive electrode active material used in the preparation of each composition). These results are shown in Table 2.
  • adsorption rate AAM was measured using the active material, the polymer binder and the dispersion medium used in the preparation of each electrode composition shown in Table 2.
  • adsorption rate A AM was measured using the active material taken out from the formed active material layer, the polymer binder, and the dispersion medium used for preparing the composition for the electrode, the same value was obtained.
  • LPS The content of the average particle size adjusted product of the Li-PS-based glass synthesized in Synthesis Example A is the content in 100% by mass of the solid content, and the unit is mass%.
  • the average particle size indicates the median diameter D50 ( ⁇ m) according to the above measuring method. Even if the LPS does not meet the average particle size , when it is used as an inorganic solid electrolyte (SE A ) or an inorganic solid electrolyte (SE B ), the "Inorganic solid electrolyte (SE A )" column or “Inorganic solid” in the table Described in the "Electrolyte (SE B)" column.
  • Urethane 1 Urethane polymer (urethane latex) synthesized above 1
  • Urethane 2 Urethane polymer (urethane solution) 2 synthesized above
  • Urethane 3 Urethane polymer (urethane latex) synthesized above 3
  • Urethane 4 Urethane polymer (urethane latex) synthesized above 4
  • Acrylic 1 The (meth) acrylic polymer (acrylic latex) synthesized above 1 PDVF: PDVF used to prepare the polymer binder solution
  • HSBR HSBR used to prepare the polymer binder solution
  • "Difference in adsorption rate" indicates the difference in adsorption rate ( ASE ).
  • NMC LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (average particle size 5 ⁇ m, manufactured by Aldrich)
  • AB Acetylene black (average particle size 0.1 ⁇ m, manufactured by Denka)
  • composition for negative electrode 1.
  • Preparation of Negative Electrode Composition NS-1 (Batch Mixing Method) 180 zirconia beads having a diameter of 5 mm were placed in a 45 mL container made of zirconia (manufactured by Fritsch), and 4.3 g of LPS having a particle size shown in Table 3 was added as a sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE A), and a polymer binder (B).
  • urethane latex 1 0.2 g as a) (solid content), a sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE B) as the LPS particle size shown in Table 3 4.3 g, urethane latex 2 as the polymeric binder (B B) 0.2 g (solid content) and 10 g of diisobutylketone as a dispersion medium were added. Then, this container was set in the planetary ball mill P-7, and the mixture was stirred at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 150 rpm for 5 minutes.
  • SE B sulfide-based inorganic solid electrolyte
  • composition NS-1H for negative electrode 180 zirconia beads having a diameter of 5 mm were placed in a 45 mL container made of zirconia (manufactured by Fritsch), and 4.3 g of LPS having a particle size shown in Table 3 was added as a sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE A), and a polymer binder (B) urethane latex 1 0.2 g as a) (solid content), a sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE B) as the LPS particle size shown in Table 3 4.3 g, urethane latex 2 as the polymeric binder (B B) 0.2 g (solid content) and 16.7 g of heptane as a dispersion medium were added.
  • SE A sulfide-based inorganic solid electrolyte
  • SE B polymer binder
  • urethane latex 1 urethane latex 1 0.2 g as a) (solid content
  • this container was set in the planetary ball mill P-7, and the mixture was stirred at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 150 rpm for 5 minutes.
  • 25.7 g of a mixture of a sulfide-based inorganic solid electrolyte and a polymer binder solid content concentration 35% by mass
  • 10.0 g of Si powder manufactured by Alfa Aesar
  • 1.0 g of acetylene black as a conductive auxiliary agent were added to the container having the total amount of the obtained mixture, and 14 g of heptane was further added.
  • this container was set in the planetary ball mill P-7, and the mixture was stirred at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 100 rpm for 5 minutes.
  • the negative electrode composition NS-1H having a solid content concentration of 39.4% by mass was obtained as a slurry.
  • this container was set in the planetary ball mill P-7, and the mixture was stirred at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 150 rpm for 3 minutes. In this way, a premix with a solid content concentration of 47.4% by mass was obtained as a slurry. Then, the container having a resultant premix total amount of LPS particle size shown in Table 3 as a sulfide-based inorganic solid electrolyte (SE B) 4.3 g, a urethane latex 22 as the polymeric binder (B B) 0 .2 g (solid content) and 5 g of diisobutylketone as a dispersion medium were added.
  • SE B sulfide-based inorganic solid electrolyte
  • This container was set on a planetary ball mill P-7 and stirred at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 150 rpm for 3 minutes. In this way, 19 g of a mixture (solid content concentration 47.4% by mass) of a sulfide-based inorganic solid electrolyte and a polymer binder was obtained as a slurry. Further, 10.0 g of Si powder (manufactured by Alfa Aesar) and 1.0 g of acetylene black as a conductive auxiliary agent were added to the container having the total amount of the obtained mixture, and 5 g of diisobutyl ketone was further added.
  • Si powder manufactured by Alfa Aesar
  • acetylene black as a conductive auxiliary agent
  • this container was set in the planetary ball mill P-7, and the mixture was stirred at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 100 rpm for 5 minutes.
  • the negative electrode composition NS-2 having a solid content concentration of 57.1% by mass was obtained as a slurry.
  • Negative Electrode Compositions NS-3 to NS-8 (Preliminary Mixing Method)
  • the composition for the negative electrode was the same as the preparation of the negative electrode composition NS-2, except that the sulfide-based inorganic solid electrolyte and the polymer binder were changed to those shown in Table 3.
  • Objects NS-3 to NS-8 were prepared respectively.
  • Negative Electrode compositions HNS-1, HNS-2 and HNS-5 to HNS-7 (Batch Mixing Method)
  • the composition for the negative electrode is the same as the preparation of the negative electrode composition NS-1, except that the sulfide-based inorganic solid electrolyte and the polymer binder are changed to those shown in Table 3.
  • the products HNS-1, HNS-2 and HNS-5 to HNS-7 were prepared, respectively. 6.
  • Negative Electrode Compositions HNS-3 and HNS-4 Preliminary Mixing Method
  • the negative electrode composition HNS- was similar to the preparation of the negative electrode composition NS-2, except that the sulfide-based inorganic solid electrolyte was changed to that shown in Table 3. 3 and HNS-4 were prepared respectively.
  • composition for negative electrode HNS-8 (batch mixing method)
  • the negative electrode composition HNS-8 was prepared in the same manner as the negative electrode composition NS-1 except that the polymer binder was changed to that shown in Table 3 in the preparation of the negative electrode composition NS-1. ..
  • the adsorption rate ASE for the sulfide-based inorganic solid electrolyte (sulfide-based inorganic solid electrolyte used for preparing each composition) shown in Table 3 was determined by the above method. It was measured. Further, with respect to the polymer binder, the adsorption rate AAM with respect to the negative electrode active material (negative electrode active material used for preparing each composition) shown in Table 3 was measured by the above method. These results are shown in Table 3.
  • LPS The content of the average particle size adjusted product of the Li-PS-based glass synthesized in Synthesis Example A is the content in 100% by mass of the solid content, and the unit is mass%.
  • the average particle size indicates the median diameter D50 ( ⁇ m) according to the above measuring method. Even if the LPS does not meet the average particle size , when it is used as an inorganic solid electrolyte (SE A ) or an inorganic solid electrolyte (SE B ), the "Inorganic solid electrolyte (SE A )" column or “Inorganic solid” in the table Described in the "Electrolyte (SE B)" column.
  • Urethane 1 Urethane polymer (urethane latex) synthesized above 1
  • Urethane 2 Urethane polymer (urethane solution) 2 synthesized above
  • Urethane 3 Urethane polymer (urethane latex) synthesized above 3
  • Urethane 4 Urethane polymer (urethane latex) synthesized above 4
  • Acrylic 1 The (meth) acrylic polymer (acrylic latex) synthesized above 1 PDVF: PDVF used to prepare the polymer binder solution
  • HSBR HSBR used to prepare the polymer binder solution
  • “Difference in adsorption rate" indicates the difference in adsorption rate ( ASE ).
  • Si Silicon Powerer (average particle size 1-5 ⁇ m, manufactured by Alfa Aesar)
  • AB Acetylene black (average particle size 0.1 ⁇ m, manufactured by Denka)
  • An all-solid-state secondary battery having the layer structure shown in FIG. 1 was produced as follows. On the negative electrode active material layer of the negative electrode sheet for the all-solid secondary battery shown in the "negative electrode active material layer” column of Table 4, the solid electrolyte sheet for the all-solid secondary battery shown in the "solid electrolyte layer” column of Table 4 is placed on the negative electrode. The active material layer and the solid electrolyte layer were laminated so as to be adjacent to each other, and the obtained laminate was pressed under the conditions of 25 ° C. and 100 MPa.
  • the aluminum foil of the solid electrolyte sheet for the all-solid secondary battery was peeled off to obtain a laminate composed of a stainless foil-negative electrode active material layer-solid electrolyte layer.
  • the positive electrode sheet for the all-solid secondary battery shown in the “Positive electrode active material layer” column of Table 4 is laminated so that the solid electrolyte layer and the positive electrode active material layer are adjacent to each other.
  • the obtained laminate was hot-pressed under the conditions of 120 ° C. and 150 MPa. Then, the pressure is further applied at 120 ° C.
  • a laminate for an all-solid secondary battery was prepared.
  • the all-solid-state secondary battery 13 shown in FIG. 2 was produced using the prepared laminate for the all-solid-state secondary battery. Specifically, each all-solid-state secondary battery laminate was cut out into a disk shape having a diameter of 10 mm. The obtained disc-shaped laminate is placed in a stainless steel 2032 type coin case 11 incorporating a spacer and a washer (not shown in FIG. 2), and the 2032 type coin case 11 is crimped (restraint pressure: 0.1 MPa). ), All-solid-state secondary batteries T-1 to T-25, T-1H, T-17H and HT-1 to HT-21 were manufactured, respectively.
  • Cycle characteristics The discharge capacity of each manufactured all-solid-state secondary battery was measured by the charge / discharge evaluation device TOSCAT-3000 (trade name, manufactured by Toyo System Co., Ltd.) to evaluate the cycle characteristics. Specifically, each all-solid-state secondary battery was charged in an environment of 30 ° C. with a charging current value of 0.1 mA until the battery voltage reached 4.3 V. Then, the battery was discharged until the battery voltage reached 3.0 V under the condition of a discharge current value of 0.1 mA. Then, as a cycle test, the battery is charged in an environment of 45 ° C.
  • Discharge capacity retention rate (%) [Discharge capacity in the 20th cycle / Discharge capacity in the 1st cycle] x 100 - Evaluation criteria - A 70% or more, 100% or less B 60% or more, less than 70% C 50% or more, less than 60% D 35% or more, less than 50% E less than 35%
  • the battery is charged until the battery voltage reaches 4.3 V under the condition of a charging current value of 0.1 mA, and then discharged until the battery voltage reaches 3.0 V under the condition of a discharge current value of 2.1 mA. (2nd cycle).
  • the discharge capacity of the first cycle and the discharge capacity of the second cycle were measured, the discharge capacity retention rate (%) was calculated from the following formula, and the evaluation was performed according to the following evaluation criteria. In this test, the evaluation standard "C" or higher is passed.
  • Discharge capacity retention rate (%) [Discharge capacity in the second cycle / Discharge capacity in the first cycle] x 100 - Evaluation criteria - A 80% or more, 100% or less B 65% or more, less than 80% C 50% or more, less than 65% D 30% or more, less than 50% E less than 30%
  • Adhesion test (strength test)> Adhesion was evaluated using the prepared positive electrode sheet for all-solid-state secondary battery or negative electrode sheet for all-solid-state secondary battery, or the all-solid-state secondary battery manufactured as follows. The results are shown in Table 5. Adhesion was evaluated using a positive electrode sheet for an all-solid secondary battery or a negative electrode sheet for an all-solid secondary battery for the positive electrode composition and the negative electrode composition, and an all-solid secondary sheet for the inorganic solid electrolyte-containing composition. This was done using batteries.
  • the positive sheet for the all-solid secondary battery and the negative sheet for the all-solid secondary battery are the positive sheet PS-2 for the all-solid secondary battery and the negative sheet for the all-solid secondary battery.
  • an all-solid secondary battery for evaluating the adhesion of the solid electrolyte sheet for the all-solid secondary battery was manufactured.
  • a disk-shaped test piece having a diameter of 10 mm was cut out from each of the above sheets or an all-solid-state secondary battery for evaluation. Place the current collector of each test piece cut out from the sheet or the stainless foil (negative electrode current collector) of each test piece cut out from the all-solid-state secondary battery face down on the desk, and tape 1 cm long and 5 cm wide. (Product name: NITTO TAPE P-222, manufactured by Nitto Denko KK) was attached to the surface of each test piece. This tape is peeled off at a tensile speed of 30 mm / min at an angle of 90 ° to the surface (90 ° peeling test), and peeling occurs between the current collector and the active material layer of each test piece or between the constituent layers.
  • the tensile strength of the tape at that time was evaluated by applying it to the following evaluation criteria. In this test, the evaluation standard "C" or higher is passed. When the above peeling did not occur and only the tape was peeled off, the evaluation was performed again using another test piece.
  • Evaluation criteria - A 0.2N / cm or more B 0.1N / cm or more, 0.2N / cm or less C 0.1N / cm or less D
  • the constituent layers were cracked and chipped just by attaching the tape. The layer was cracked and chipped
  • HS-1, HPS-1, and HNS-1 which do not use a polymer binder having a small adsorption rate do not show sufficient adhesion.
  • the polymer binder is preferentially used for binding the solid particles to each other, and it is considered that there are few polymer binders that reinforce the interlayer adhesion.
  • Such poor improvement of interlayer adhesion tends to be more remarkable as the average particle size of the solid particles or the polymer binder becomes smaller.
  • HS-2, HPS-2 and HNS-2 which do not use a polymer binder having a large adsorption rate, also do not show sufficient adhesion.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention can form a constituent layer having strong adhesion and interlayer adhesion (adhesion test) between solid particles, and a constituent layer formed of this inorganic solid electrolyte-containing composition.
  • the composition containing an inorganic solid electrolyte of the present invention can be used for forming at least one constituent layer of an all-solid-state secondary battery to improve cycle characteristics, rate characteristics and strength (interlayer adhesion) at a high level. It is possible to realize an all-solid-state secondary battery.

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Abstract

平均粒径が1μm以上の硫化物系無機固体電解質(SE)と、機固体電解質(SE)に対する吸着率が30%以上であるポリマーバインダー(B)と、平均粒径が1μm未満の硫化物系無機固体電解質(SE)と、無機固体電解質(SE)に対する吸着率が30%未満であるポリマーバインダー(B)とを含有する無機固体電解質含有組成物、この無機固体電解質含有組成物を用いた、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池、並びに、これらの製造方法を提供する。

Description

無機固体電解質含有組成物、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池、並びに、無機固体電解質含有組成物、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池の製造方法
 本発明は、無機固体電解質含有組成物、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池、並びに、無機固体電解質含有組成物、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池の製造方法に関する。
 全固体二次電池は負極、電解質、正極の全てが固体からなり、有機電解液を用いた電池の課題とされる安全性及び信頼性を大きく改善することができる。また長寿命化も可能になるとされる。更に、全固体二次電池は、電極と電解質を直接並べて直列に配した構造とすることができる。そのため、有機電解液を用いた二次電池に比べて高エネルギー密度化が可能となり、電気自動車又は大型蓄電池等への応用が期待されている。
 このような全固体二次電池において、構成層(固体電解質層、負極活物質層、正極活物質層等)を形成する材料(構成層形成材料)として、無機固体電解質、ポリマーからなるバインダー(ポリマーバインダーともいう。)、活物質層形成材料では更に活物質等を含有する材料が提案されている。例えば、特許文献1には、周期律表第一族又は第二族に属する金属のイオンの伝導性を有する無機固体電解質(A)と、バインダー(B)とを含有する固体電解質組成物であって、バインダー(B)が特定の式で表される構成成分を少なくとも1種有する固体電解質組成物が記載されている。また、特許文献2には、正極層と、負極層と、固体電解質層とのいずれか一つ以上に、非連続的に存在する非極性溶媒不溶性の第一結着剤と、連続的に存在する非極性溶媒可溶性の第二結着剤とを含み、第一結着剤と第二結着剤とのSP値が異なる全固体二次電池、更に、このような構成層等を形成可能なスラリーが記載されている。
国際公開第2018/147051号 特開2015-103451号公報
 固体粒子材(無機固体電解質、活物質、導電助剤等)で全固体二次電池の構成層を形成する場合、構成層形成材料がポリマーバインダーを含有していると、構成層中において固体粒子材(単に固体粒子ということがある。)同士を結着(密着)させることができ、更に、隣接する構成層及び集電体とも結着(密着)させることもできる。
 しかし、近年、電気自動車の高性能化、実用化等の研究開発が急速に進行しており、全固体二次電池に求められる基本的な電池性能に対する要求も一層高くなっている。そのため、構成層形成材料には、基本的な電池性能の改善に向けて、固体粒子同士の密着性(結着性)だけでなく、隣接する構成層及び集電体との密着性(層間密着性)の更なる強化が求められている。更に、基本的な電池特性に加えて、サイクル特性、レート特性等の充放電特性に対する要求も一層高くなっている。全固体二次電池は、通常、充放電により、活物質(活物質層)が膨張収縮を繰り返すため、活物質層中の固体粒子間に空隙が生じて充放電特性が次第に低下する。特に、リチウムと合金形成可能な(負極)活物質は高いイオン伝導度を示し、基本的な電池性能の向上に資する点で着目されているが、その一方で、充放電による膨張収縮が大きく充放電特性の低下が著しくなる。かかる状況の下、上述の密着性の強化に加えて、充放電特性の改善に資する構成層形成材料が求められている。しかし、このような密着性の強化及び充放電特性の改善についての記載は上記特許文献1及び2にはない。
 本発明は、全固体二次電池の構成層を構成する材料として用いられることにより、固体粒子同士の密着性及び層間密着性を強化でき、しかも全固体二次電池の充放電特性の向上に貢献することができる無機固体電解質含有組成物を提供することを課題とする。また、本発明は、この無機固体電解質含有組成物を用いた、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池を提供することを課題とする。更に、本発明は、上述の優れた特性を示す無機固体電解質含有組成物、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池の各製造方法を提供することを課題とする。
 本発明者らは、種々検討を重ねた結果、無機固体電解質含有組成物において、硫化物系無機固体電解質を2種含有させた上で各硫化物系無機固体電解質の平均粒径を互いに異なる範囲に設定し、更に、硫化物系無機固体電解質それぞれに対して特定の吸着率を示す2種類のポリマーバインダーを組み合わせて含有させることにより、硫化物系無機固体電解質同士の密着性に加えて、この組成物からなる構成層とそれに接する層との層間密着性をも強化するできることを見出した。しかも、この無機固体電解質含有組成物で形成した構成層を全固体二次電池の構成層として採用することにより、充放電特性に優れた全固体二次電池を実現できることを見出した。本発明はこれらの知見に基づき更に検討を重ね、完成されるに至ったものである。
 すなわち、上記の課題は以下の手段により解決された。
<1>周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンの伝導性を有し、平均粒径が1μm以上の硫化物系無機固体電解質(SE)と、
 硫化物系無機固体電解質(SE)に対する吸着率が30%以上であるポリマーバインダー(B)と、
 周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンの伝導性を有し、平均粒径が1μm未満の硫化物系無機固体電解質(SE)と、
 硫化物系無機固体電解質(SE)に対する吸着率が30%未満であるポリマーバインダー(B)と、を含有する無機固体電解質含有組成物。
<2>硫化物系無機固体電解質(SE)の平均粒径が2μm以上であり、
 硫化物系無機固体電解質(SE)の平均粒径が0.8μm以下である、<1>に記載の無機固体電解質含有組成物。
<3>硫化物系無機固体電解質(SE)の平均粒径と硫化物系無機固体電解質(SE)の平均粒径との差が0.5μm以上である、<1>又は<2>に記載の無機固体電解質含有組成物。
<4>ポリマーバインダー(B)の吸着率と、ポリマーバインダー(B)の吸着率との差が30%以上である、<1>~<3>のいずれか1つに記載の無機固体電解質含有組成物。
<5>ポリマーバインダー(B)が、下記官能基群(a)から選択される官能基を有する構成成分を含む、<1>~<4>のいずれか1つに記載の無機固体電解質含有組成物。
<官能基群(a)>
 ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシ基、スルホ基、リン酸基、ホスホン酸基、スルファニル基、エーテル結合、イミノ基、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、ヘテロ環基、アリール基、無水カルボン酸基、イソシアナート基、アルコキシシリル基、フルオロアルキル基、シロキサン基
<6>ポリマーバインダー(B)が、ポリウレタン、(メタ)アクリルポリマー、ポリエステル又はポリイミドである、<1>~<5>のいずれか1つに記載の無機固体電解質含有組成物。
<7>ポリマーバインダー(B)が、ポリウレタン、炭化水素系ポリマー、フッ素系ポリマー又は(メタ)アクリルポリマーである、<1>~<6>のいずれか1つに記載の無機固体電解質含有組成物。
<8>無機固体電解質含有組成物が、硫化物系無機固体電解質(SE)及びポリマーバインダー(B)の予備混合物と、硫化物系無機固体電解質(SE)と、ポリマーバインダー(B)との混合物である、<1>~<7>のいずれか1つに記載の無機固体電解質含有組成物。
<9>活物質を含有する、<1>~<8>のいずれか1つに記載の無機固体電解質含有組成物。
<10>ポリマーバインダー(B)の活物質に対する吸着率が20%以上であり、
 ポリマーバインダー(B)の活物質に対する吸着率が20%未満である、<9>に記載の無機固体電解質含有組成物。
<11>活物質が、ケイ素元素又はスズ元素を含有する活物質である、<9>又は<10>に記載の無機固体電解質含有組成物。
<12>導電助剤を含有する、<1>~<11>のいずれか1つに記載の無機固体電解質含有組成物。
<13>上記<1>~<12>のいずれか1つに記載の無機固体電解質含有組成物で構成した層を有する全固体二次電池用シート。
<14>正極活物質層と固体電解質層と負極活物質層とをこの順で具備する全固体二次電池であって、
 正極活物質層、固体電解質層及び負極活物質層の少なくとも1つの層が、<1>~<12>のいずれか1つに記載の無機固体電解質含有組成物で構成した層である、全固体二次電池。
<15>上記<1>~<12>のいずれか1つに記載の無機固体電解質含有組成物の製造方法であって、
 硫化物系無機固体電解質(SE)及びポリマーバインダー(B)との混合に先立って、硫化物系無機固体電解質(SE)とポリマーバインダー(B)とを予備混合する、無機固体電解質含有組成物の製造方法。
<16>硫化物系無機固体電解質(SE)及びポリマーバインダー(B)の予備混合物と、硫化物系無機固体電解質(SE)と、ポリマーバインダー(B)とを混合する、<15>に記載の無機固体電解質含有組成物の製造方法。
<17>上記<1>~<12>のいずれか1つに記載の無機固体電解質含有組成物を製膜する、全固体二次電池用シートの製造方法。
<18>上記<17>に記載の製造方法を経て全固体二次電池を製造する、全固体二次電池の製造方法。
 本発明は、全固体二次電池の構成層を構成する材料として用いられることにより、固体粒子同士の密着性及び層間密着性を強化でき、しかも全固体二次電池の充放電特性の向上に貢献することができる無機固体電解質含有組成物を提供できる。また、本発明は、この無機固体電解質含有組成物で構成した層を有する、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池を提供できる。更に、本発明は、上述の優れた特性を示す無機固体電解質含有組成物、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池の各製造方法を提供できる。
 本発明の上記及び他の特徴及び利点は、適宜添付の図面を参照して、下記の記載からより明らかになるであろう。
本発明の好ましい実施形態に係る全固体二次電池を模式化して示す縦断面図である。 図2は実施例で作製したコイン型全固体二次電池を模式的に示す縦断面図である。
 本発明において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
 本発明において化合物の表示(例えば、化合物と末尾に付して呼ぶとき)については、この化合物そのもののほか、その塩、そのイオンを含む意味に用いる。また、本発明の効果を損なわない範囲で、置換基を導入するなど一部を変化させた誘導体を含む意味である。
 本発明において、(メタ)アクリルとは、アクリル及びメタアクリルの一方又は両方を意味する。(メタ)アクリレートについても同様である。
 本発明において、置換又は無置換を明記していない置換基、連結基等(以下、置換基等という。)については、その基に適宜の置換基を有していてもよい意味である。よって、本発明において、単に、YYY基と記載されている場合であっても、このYYY基は、置換基を有しない態様に加えて、更に置換基を有する態様も包含する。これは置換又は無置換を明記していない化合物についても同義である。好ましい置換基としては、例えば後述する置換基Zが挙げられる。
 本発明において、特定の符号で示された置換基等が複数あるとき、又は複数の置換基等を同時若しくは択一的に規定するときには、それぞれの置換基等は互いに同一でも異なっていてもよいことを意味する。また、特に断らない場合であっても、複数の置換基等が隣接するときにはそれらが互いに連結したり縮環したりして環を形成していてもよい意味である。
 本発明において、ポリマーは、重合体を意味するが、いわゆる高分子化合物と同義である。
[無機固体電解質含有組成物]
 本発明の無機固体電解質含有組成物は、硫化物系無機固体電解質とポリマーバインダーとを含有する組成物であって、硫化物系無機固体電解質として下記硫化物系無機固体電解質(SE)及び(SE)の少なくとも2種と、ポリマーバインダーとして下記ポリマーバインダー(B)及び(B)の少なくとも2種とを含有し、好ましくは分散媒、用途に応じて活物質、導電助剤等を含有している。
 
硫化物系無機固体電解質(SE):
 周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンの伝導性を有し、平均粒径が1μm以上の硫化物系無機固体電解質
硫化物系無機固体電解質(SE):
 周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンの伝導性を有し、平均粒径が1μm未満の硫化物系無機固体電解質
ポリマーバインダー(B):
 硫化物系無機固体電解質(SE)に対する吸着率が30%以上であるポリマーバインダー
ポリマーバインダー(B):
 硫化物系無機固体電解質(SE)に対する吸着率が30%未満であるポリマーバインダー
 本発明の無機固体電解質含有組成物において、硫化物系無機固体電解質(単に無機固体電解質ということがある。)及びポリマーバインダー(単にバインダーということがある。)の含有状態等は、特に制限されない。構成層での固体粒子の結着を強固にできる点で、無機固体電解質(SE)とポリマーバインダー(B)とが吸着していることが好ましく、無機固体電解質(SE)及びポリマーバインダー(B)は、それぞれ、無機固体電解質(SE)、ポリマーバインダー(B)又はこれらの吸着体に吸着していてもいなくてもよい。無機固体電解質(SE)とポリマーバインダー(B)との吸着の程度は、特に制限されないが、好ましくは組成物の形態、より好ましくは固体粒子の分散状態(スラリーの形態)を維持できる範囲内で適宜に設定される。
 ポリマーバインダー(B)及び(B)(両者を合わせてポリマーバインダー(B)ということがある。)は、それぞれ、無機固体電解質含有組成物で形成した層中において、無機固体電解質(更には、共存しうる、活物質、導電助剤)等の固体粒子同士(例えば、無機固体電解質同士、無機固体電解質と活物物質、活物質同士)を結着させる結着剤として、機能する。更には、集電体と固体粒子とを結着させる結着剤として機能することもある。とりわけ、ポリマーバインダー(B)は主に固体粒子同士の結着剤として、ポリマーバインダー(B)は主に集電体と固体粒子の結着剤として、機能する。無機固体電解質含有組成物中において、ポリマーバインダー(B)は固体粒子同士を結着させる機能を有していてもいなくてもよい。
 本発明の無機固体電解質含有組成物は、硫化物系無機固体電解質(SE)及び(SE)(両者を合わせて硫化物系無機固体電解質(SE)ということがある。)が分散媒中に分散したスラリーであることが好ましい。この場合、ポリマーバインダー(B)は、固体粒子を分散媒中に分散させる機能を有していることが好ましい。また、ポリマーバインダー(B)は、分散媒中に(固体状態で)分散している場合、本発明の効果を損なわない範囲でその一部が分散媒に溶解していてもよい。
 本発明の無機固体電解質含有組成物は、構成層形成材料として用いることにより、構成層中において無機固体電解質同士を強固に結着させることができ、無機固体電解質同士が強固に結着した構成層を実現できる。また、この構成層は、自身に隣接する層、例えば、基材(集電体)、他の構成層等に対して強固な結着力(層間密着性)を示す。しかも、これらの密着性の強化に加えて、無機固体電解質含有組成物で形成した構成層を全固体二次電池の構成層として採用することにより、全固体二次電池に優れた充放電特性を付与できる。特に、集電体上の活物質層を本発明の無機固体電解質含有組成物で形成する態様においては、固体粒子同士の強固な結着に加えて、集電体と活物質層との強固な層間密着性をも実現することができ、充放電特性の更なる向上を図ることができる。
 上記の作用効果は、本発明の無機固体電解質含有組成物において、無機固体電解質(SE)とバインダー(B)とを組み合わせて用いることにより、実現される。その理由の詳細はまだ明らかではないが、次のように考えられる。
 すなわち、無機固体電解質含有組成物中において、上記成分のうち、高い吸着率を示すバインダー(B)の一部が無機固体電解質(SE)に吸着して分散していると考えられる。そのため、この無機固体電解質含有組成物を製膜すると、無機固体電解質(SE)及び無機固体電解質(SE)がバインダー(B)及びバインダー(B)によって強固に結着した構成層を形成できると考えられる。例えば、無機固体電解質含有組成物の成膜過程において、バインダー(B)が吸着した無機固体電解質(SE)を起点として無機固体電解質(SE)同士がバインダー(B)を介して結着したネットワークが優先的に構築される。次いで、無機固体電解質含有組成物中に共存する無機固体電解質(SE)、バインダー(B)、更には活物質が上記ネットワークの空隙を充填(空隙に侵入)する。又は、無機固体電解質(SE)若しくは活物質がバインダー(B)によってネットワークの表面若しくは空隙に密着する。こうして固体粒子が結着して形成される構成層は、大径の無機固体電解質(SE)同士が高吸着率のバインダー(B)で結着されて強固な結着力を発現する(固体粒子の強固な構成層が形成される)と考えられる。これに加えて、無機固体電解質(SE)同士の結着に消費されるバインダー(B)に代わってネットワークの表面に吸着したバインダー(B)により基材(集電体)若しくは積層される他の構成層との密着が補強される。こうして、固体粒子同士が強固に結着され、かつ強固な層間密着性を示す構成層、及びこの構成層を有する全固体二次電池用シートを実現できる。
 そして、この全固体二次電池用シート(の構成層)を全固体二次電池の構成層として用いると、充放電による活物質層の膨張収縮に対して、両バインダーによる、固体粒子の強固な結着状態及び層間密着状態を維持して、固体粒子間及び層間界面での空隙発生を抑制できる。こうして空隙発生(例えば固体粒子の界面抵抗の上昇)、更には隣接する層からの剥離(例えば層間抵抗の上昇)を抑制でき、充放電特性に優れた全固体二次電池を実現できる。
 本発明の無機固体電解質含有組成物は、全固体二次電池用シート(全固体二次電池用電極シートを含む。)又は全固体二次電池の、固体電解質層又は活物質層の形成材料(構成層形成材料)として好ましく用いることができる。特に、充放電による膨張収縮が大きい負極活物質を含む全固体二次電池用負極シート又は負極活物質層の形成材料として好ましく用いることができ、この態様においても高い充放電特性を達成できる。
 本発明の無機固体電解質含有組成物は非水系組成物であることが好ましい。本発明において、非水系組成物とは、水分を含有しない態様に加えて、含水率(水分含有量ともいう。)が好ましくは500ppm以下である形態をも包含する。非水系組成物において、含水率は、200ppm以下であることがより好ましく、100ppm以下であることが更に好ましく、50ppm以下であることが特に好ましい。無機固体電解質含有組成物が非水系組成物であると、無機固体電解質の劣化を抑制することができる。含水量は、無機固体電解質含有組成物中に含有している水の量(無機固体電解質含有組成物に対する質量割合)を示し、具体的には、0.02μmのメンブレンフィルターでろ過し、カールフィッシャー滴定を用いて測定された値とする。
 本発明の無機固体電解質含有組成物は、無機固体電解質に加えて、活物質、更には導電助剤等を含有する態様も包含する。
 以下、本発明の無機固体電解質含有組成物が含有する成分及び含有しうる成分について説明する。
<硫化物系無機固体電解質>
 本発明の無機固体電解質含有組成物は、硫化物系無機固体電解質を含有する。
 本発明において、無機固体電解質とは、無機の固体電解質のことであり、固体電解質とは、その内部においてイオンを移動させることができる固体状の電解質のことである。主たるイオン伝導性材料として有機物を含むものではないことから、有機固体電解質(ポリエチレンオキシド(PEO)などに代表される高分子電解質、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSI)などに代表される有機電解質塩)とは明確に区別される。また、無機固体電解質は定常状態では固体であるため、通常カチオン及びアニオンに解離又は遊離していない。この点で、電解液、又は、ポリマー中でカチオン及びアニオンに解離若しくは遊離している無機電解質塩(LiPF、LiBF、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)、LiClなど)とも明確に区別される。無機固体電解質は周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンの伝導性を有するものであれば、特に限定されず、電子伝導性を有さないものが一般的である。本発明の全固体二次電池がリチウムイオン電池の場合、無機固体電解質は、リチウムイオンのイオン伝導性を有することが好ましい。
 本発明の無機固体電解質含有組成物が含有する硫化物系無機固体電解質は、硫化物系無機固体電解質(SE)及び(SE)の少なくとも2種であり、例えば、2~4種とすることができ、2種又は3種が好ましい。硫化物系無機固体電解質(SE)及び(SE)は、それぞれ、後述の平均粒径を満たしていれば、材質及びその他の物性は同一でも異なっていてもよい。
 硫化物系無機固体電解質(単に、無機固体電解質ということがある。)は、全固体二次電池に通常使用される硫化物系無機固体電解質材料を適宜選定して用いることができる。
 硫化物系無機固体電解質は、硫黄原子を含有し、かつ、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオン伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有するものが好ましい。硫化物系無機固体電解質は、元素として少なくともLi、S及びPを含有し、リチウムイオン伝導性を有しているものが好ましいが、目的又は場合に応じて、Li、S及びP以外の他の元素を含んでもよい。
 硫化物系無機固体電解質としては、例えば、下記式(S1)で示される組成を満たすリチウムイオン伝導性無機固体電解質が挙げられる。
 
   La1b1c1d1e1 (S1)
 
 式中、LはLi、Na及びKから選択される元素を示し、Liが好ましい。Mは、B、Zn、Sn、Si、Cu、Ga、Sb、Al及びGeから選択される元素を示す。Aは、I、Br、Cl及びFから選択される元素を示す。a1~e1は各元素の組成比を示し、a1:b1:c1:d1:e1は1~12:0~5:1:2~12:0~10を満たす。a1は1~9が好ましく、1.5~7.5がより好ましい。b1は0~3が好ましく、0~1がより好ましい。d1は2.5~10が好ましく、3.0~8.5がより好ましい。e1は0~5が好ましく、0~3がより好ましい。
 各元素の組成比は、下記のように、硫化物系無機固体電解質を製造する際の原料化合物の配合量を調整することにより制御できる。
 硫化物系無機固体電解質は、非結晶(ガラス)であっても結晶化(ガラスセラミックス化)していてもよく、一部のみが結晶化していてもよい。例えば、Li、P及びSを含有するLi-P-S系ガラス、又はLi、P及びSを含有するLi-P-S系ガラスセラミックスを用いることができる。
 硫化物系無機固体電解質は、例えば硫化リチウム(LiS)、硫化リン(例えば五硫化二燐(P))、単体燐、単体硫黄、硫化ナトリウム、硫化水素、ハロゲン化リチウム(例えばLiI、LiBr、LiCl)及び上記Mで表される元素の硫化物(例えばSiS、SnS、GeS)の中の少なくとも2つ以上の原料の反応により製造することができる。
 Li-P-S系ガラス及びLi-P-S系ガラスセラミックスにおける、LiSとPとの比率は、LiS:Pのモル比で、好ましくは60:40~90:10、より好ましくは68:32~78:22である。LiSとPとの比率をこの範囲にすることにより、リチウムイオン伝導度を高いものとすることができる。具体的には、リチウムイオン伝導度を好ましくは1×10-4S/cm以上、より好ましくは1×10-3S/cm以上とすることができる。上限は特にないが、1×10-1S/cm以下であることが実際的である。
 具体的な硫化物系無機固体電解質の例として、原料の組み合わせ例を下記に示す。例えば、LiS-P、LiS-P-LiCl、LiS-P-HS、LiS-P-HS-LiCl、LiS-LiI-P、LiS-LiI-LiO-P、LiS-LiBr-P、LiS-LiO-P、LiS-LiPO-P、LiS-P-P、LiS-P-SiS、LiS-P-SiS-LiCl、LiS-P-SnS、LiS-P-Al、LiS-GeS、LiS-GeS-ZnS、LiS-Ga、LiS-GeS-Ga、LiS-GeS-P、LiS-GeS-Sb、LiS-GeS-Al、LiS-SiS、LiS-Al、LiS-SiS-Al、LiS-SiS-P、LiS-SiS-P-LiI、LiS-SiS-LiI、LiS-SiS-LiSiO、LiS-SiS-LiPO、Li10GeP12などが挙げられる。ただし、各原料の混合比は問わない。このような原料組成物を用いて硫化物系無機固体電解質材料を合成する方法としては、例えば非晶質化法を挙げることができる。非晶質化法としては、例えば、メカニカルミリング法、溶液法及び溶融急冷法を挙げられる。常温での処理が可能になり、製造工程の簡略化を図ることができるからである。
 硫化物系無機固体電解質は粒子として用いる。粒子の形状は、特に制限されず、偏平状、無定形等であってもよいが、球状若しくは顆粒状が好ましい。
 硫化物系無機固体電解質の平均粒径は、通常、0.01μm以上であることが好ましく、0.1μm以上であることがより好ましい。上限としては、100μm以下であることが好ましく、50μm以下であることがより好ましい。
 本発明においては、上記範囲の平均粒径を有する硫化物系無機固体電解質のうち、硫化物系無機固体電解質(SE)として平均粒径が1μm以上のものを用い、硫化物系無機固体電解質(SE)として平均粒径が1μm未満のものを用いる。平均粒径が互いに異なる2種以上の硫化物系無機固体電解質を併用することにより、固体粒子同士の密着性、更には層間密着性(構成層同士の層間密着性、集電体と活物質層との層間密着性)をより強化することができる。
 無機固体電解質(SE)の平均粒径(D)は1μm以上である。平均粒径を1μm以上に設定することにより、充放電特性を改善できる。また、固体粒子同士の密着性及び層間密着性を強化することができる。構成層を形成する際に、バインダー(B)で結着した無機固体電解質(SE)のネットワークを優先的に構築できること等が一因と考えられる。平均粒径(D)は、充放電特性、更には固体粒子同士の密着性及び基材(集電体)との層間密着性を主に強化できる点で、1.5μm以上が好ましく、2μm以上がより好ましい。上限は、上述の通りであるが、分散性が両立する固体粒子の分散性にも優れる観点から、10μm以下がより一層好ましく、5μm以下が更に好ましく、充放電特性の点では3.0μm未満が特に好ましい。
 無機固体電解質(SE)の平均粒径(D)は1μm未満である。平均粒径を1μm未満に設定することにより、全固体二次電池の充放電特性、中でもレート特性を改善できる。また、固体粒子同士の密着性及び層間密着性を強化することができる。構成層を形成する際に、無機固体電解質(SE)のネットワーク中の空隙を充填し、又は表面若しくは空隙に密着すること等が一因と考えられる。平均粒径(D)は、充放電特性、更には層間密着性を主に強化できる点で、0.8μm以下が好ましい。下限は、上述の通りであるが、粒径が小さすぎると、結着に必要なバインダーの量が多くなり、電池性能に影響を与える点で、0.1μm以上がより一層好ましく、0.3μm以上が更に好ましい。
 無機固体電解質(SE)の平均粒径(D)と無機固体電解質(SE)の平均粒径(D)との差(D-D)は、特に制限されないが、固体粒子同士の密着性及び層間密着性、充放電特性の点で、0.5μm以上が好ましく、0.5~9μmがより好ましく、0.6~4μmが更に好ましく、1~2μmが特に好ましい。
 平均粒径(D)に対する平均粒径(D)の比[平均粒径(D)/平均粒径(D)]は、特に制限されないが、固体粒子同士の密着性及び層間密着性、充放電特性の点で、例えば、1.5~50が好ましく、2~10がより好ましく、2~5が更に好ましい。
 無機固体電解質の平均粒径は、メカニカルミリング等の通常の方法により調整できる。
 無機固体電解質の平均粒径は、粒度分布におけるメジアン径(D50)を意味する。
 メジアン径は以下の手順で測定する。20mLサンプル瓶中で、無機固体電解質の固形分濃度1質量%のヘプタン分散液試料を調製する。分散液試料は、1kHzの超音波を10分間照射し、その直後に試験に使用する。この分散液試料を用い、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA-920(商品名、HORIBA社製)を用いて、温度25℃で測定用石英セルを使用してデータ取り込みを50回行い、体積基準で粒径分布(累積分布)を得る。その他の詳細な条件等は必要により日本産業規格(JIS) Z 8828:2013「粒子径解析-動的光散乱法」の記載を参照する。1水準につき5つの試料を作製し、粒径分布から求めたメジアン径(D50)の平均値を採用する。
 なお、構成層中の無機固体電解質の平均粒径は、以下のようにして測定する。
 具体的には、電池を分解して無機固体電解質を含有する構成層を剥がした後、構成層を構成する固体粒子をジイソブチルケトン分散媒等で分散した後(分散状態の差異、凝集物が存在する場合、超音波ホモジナイザー等を適宜使用する。)、比重差による沈降差異又は遠心分離等により活物質と無機固体電解質を分離する。こうして回収した無機固体電解質をメジアン径の評価法等によって無機固体電解質(SE)と無機固体電解質(SE)とに分別する。こうして得られた各無機固体電解質について上記方法でメジアン径を測定する。上記の、メジアン径の評価法等によって分別する方法としては、例えば、無機固体電解質についてメジアン径の粒径分布を解析し、上記粒径差異で生じる粒径分布の形状差異から粒径分布を算出することで確認(分別)することができる。また、回収した無機固体電解質を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、5000倍での代表10画像の粒子サイズを計測して粒径分布を作製することで粒径を確認する(無機固体電解質を分別する)ことができる。
 無機固体電解質(SE)及び(SE)は、同じ物質でもよく、異なる物質でもよい。無機固体電解質(SE)及び(SE)は、それぞれ、1種を含有していても、2種以上を含有していてもよい。
 固体電解質層を形成する場合、固体電解質層の単位面積(cm)当たりの無機固体電解質の質量(mg)(目付量)は特に制限されるものではない。設計された電池容量に応じて、適宜に決めることができ、例えば、1~100mg/cmとすることができる。
 ただし、無機固体電解質含有組成物が後述する活物質を含有する場合、無機固体電解質の目付量は、活物質と無機固体電解質との合計量が上記範囲であることが好ましい。
 無機固体電解質の、無機固体電解質含有組成物中の合計含有量(総含有量)は、特に制限されないが、密着性の点、更には分散性の点で、固形分100質量%において、50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることが特に好ましい。上限としては、同様の観点から、99.9質量%以下であることが好ましく、99.5質量%以下であることがより好ましく、99質量%以下であることが特に好ましい。ただし、無機固体電解質含有組成物が後述する活物質を含有する場合、無機固体電解質含有組成物中の無機固体電解質の上記合計含有量は、活物質と無機固体電解質との合計含有量が上記範囲であることが好ましい。
 本発明において、固形分(固形成分)とは、無機固体電解質含有組成物を、1mmHgの気圧下、窒素雰囲気下150℃で6時間乾燥処理したときに、揮発若しくは蒸発して消失しない成分をいう。典型的には、後述の分散媒以外の成分を指す。
 無機固体電解質(SE)及び無機固体電解質(SE)それぞれの、無機固体電解質含有組成物の固形分100質量%中の含有量は、特に制限されず、好ましくは上記合計含有量を満たす範囲で適宜に設定される。ただし、無機固体電解質含有組成物が活物質を含有する場合、無機固体電解質(SE)及び無機固体電解質(SE)それぞれの含有量は、無機固体電解質(SE)又は(SE)の含有量と、活物質の含有量との合計含有量とする。
 固形分100質量%中の無機固体電解質(SE)の含有量は、固体粒子同士の密着性を主に強化できる点で、10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、30質量%以上であることが更に好ましい。上限としては、凝集を抑制し、高いイオン伝導層を構成可能になるため、90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下であることが更に好ましく、55質量%以下であることが特に好ましい。固形分100質量%中の無機固体電解質(SE)の含有量は、層間密着性を主に強化できる点で、10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることが更に好ましい。上限としては、固体粒子同士の密着性及び層間密着性の両密着性を両立できる点で、90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下であることが更に好ましく、55質量%以下であることが特に好ましい。
 無機固体電解質含有組成物の固形分100質量%において、無機固体電解質(SE)の含有量と無機固体電解質(SE)の含有量との質量差[(無機固体電解質(SE)の含有量)-(無機固体電解質(SE)の含有量)]は、特に制限されないが、固体粒子同士の密着性と層間密着性とをバランスよく強化できる点で、例えば、0~50質量%が好ましく、0~30質量%がより好ましい。
 無機固体電解質含有組成物の固形分100質量%において、無機固体電解質(SE)の含有量に対する、無機固体電解質(SE)の含有量との質量比[(無機固体電解質(SE)の含有量)/(無機固体電解質(SE)の含有量)]は、特に制限されないが、固体粒子同士の密着性と層間密着性とをバランスよく強化できる点で、例えば、0.1~10が好ましく、0.5~4がより好ましい。
 ただし、無機固体電解質(SE)及び無機固体電解質(SE)の含有量は、それぞれ、機固体電解質含有組成物が後述する活物質を含有する場合、活物質の含有量の半分との合計含有量とする。
<ポリマーバインダー(B)>
 本発明の無機固体電解質含有組成物は、ポリマーバインダーを含有する。
 ポリマーバインダーは、構成層中で硫化物系無機固体電解質等の固体粒子同士を結着させる機能を有し、これに加えて層間密着性を強化する機能も有する。本発明の無機固体電解質含有組成物が含有するポリマーバインダーは、ポリマーバインダー(B)及び(B)の少なくとも2種であり、例えば、2~4種とすることができ、2種又は3種が好ましい。ポリマーバインダー(B)及び(B)は、それぞれ、後述の吸着率を満たしていれば、材質及びその他の物性は同一でも異なっていてもよい。
 ポリマーバインダーを形成するポリマーについては後述する。
 本発明においては、ポリマーバインダーとして、硫化物系無機固体電解質(SE)に対する吸着率が30%以上であるポリマーバインダー(B)と、硫化物系無機固体電解質(SE)に対する吸着率が30%未満であるポリマーバインダー(B)とを用いる。特定の無機固体電解質に対する吸着率が異なるポリマーバインダーを併用することにより、固体粒子同士の密着性、更には層間密着性をより強化することができ、更に全固体二次電池の充放電特性を改善できる。
 本発明において、バインダーの吸着率は、無機固体電解質含有組成物中に含有する分散媒及び特定の無機固体電解質を用いて測定した値であり、分散媒中における、無機固体電解質に対してバインダーが吸着する程度を示す指標である。ここで、バインダーの無機固体電解質に対する吸着は、物理的吸着だけでなく、化学的吸着(化学結合形成による吸着、電子の授受による吸着等)も含む。
 無機固体電解質含有組成物が特定の無機固体電解質を複数種含有する場合、無機固体電解質含有組成物中の無機固体電解質組成(種類及び含有量)と同じ組成を有する無機固体電解質に対する吸着率とする。無機固体電解質含有組成物が分散媒を複数種含有する場合も同様に、無機固体電解質含有組成物中の分散媒(種類及び含有量)と同じ組成を有する分散媒を用いて吸着率を測定する。また、バインダーを複数種用いる場合も、同様に、複数種のバインダーについての吸着率とする。
 ポリマーバインダー(B)は、硫化物系無機固体電解質(SE)に対する吸着率(ASEA)が30%以上である。これにより、構成層中で無機固体電解質(SE)同士を強固に結着させてネットワークの構築に関与し、固体粒子同士の密着性、更には適宜に層間密着性を強化することができると考えられる。また、全固体二次電池の充放電特性を改善できる。吸着率(ASEA)は、固体粒子同士の密着性を主に強化できる点で、35%以上が好ましい。上限は、特に制限されない。
 ポリマーバインダー(B)は、硫化物系無機固体電解質(SE)に対する吸着率(ASEB)が30%未満である。これにより、構成層を形成する際に、無機固体電解質(SE)のネットワークの空隙若しくは表面に無機固体電解質(SE)を密着若しくは結着させて、固体粒子同士の密着性を補強し、層間密着性を強化することができると考えられる。また、全固体二次電池の充放電特性を改善できる。吸着率(ASEB)は、固体粒子の表面全体を被覆せず、層間密着性を主に強化できる点で、20%未満が好ましく、10%未満がより好ましく、5%未満が更に好ましい。下限は、特に制限されないが、ポリマーバインダーの凝集を抑制可能な点で、0.1%以上が更に好ましく、0.2%以上が特に好ましく、0.3%以上が更に好ましい。
 無機固体電解質(SE)の吸着率(ASEA)と無機固体電解質(SE)の吸着率(ASEB)との差(ASEA-ASEB)は、特に制限されないが、固体粒子同士の密着性及び層間密着性の点等で、30%以上が好ましく、30~100%がより好ましい。
 ポリマーバインダー(B)の、硫化物系無機固体電解質(SE)に対する吸着率、及び、ポリマーバインダー(B)の、硫化物系無機固体電解質(SE)に対する吸着率は、いずれも、特に制限されない。ポリマーバインダー(B)の、硫化物系無機固体電解質(SE)に対する吸着率は、例えば、上記吸着率(ASEA)と同じ範囲に設定することができる。また、ポリマーバインダー(B)の、硫化物系無機固体電解質(SE)に対する吸着率は、例えば、上記吸着率(ASEB)と同じ範囲に設定することができる。
 ポリマーバインダー(B)の、活物質に対する吸着率、及びポリマーバインダー(B)の、活物質に対する吸着率は、いずれも、特に制限されない。本発明の無機固体電解質含有組成物が後述する活物質を含有する場合(無機固体電解質含有組成物で活物質層を形成する場合)、ポリマーバインダー(B)の、活物質への吸着率は、活物質の分散性を良化する点で、20%以上であることが好ましく、25~100%であることがより好ましく、30~100%であることが更に好ましい。ポリマーバインダー(B)の、活物質への吸着率は、密着性が低下しない観点から、20%未満であることが好ましく、0~20%であることがより好ましく、0~10%であることが更に好ましい。
 本発明において、バインダーの活物質への吸着率は、無機固体電解質含有組成物中に含有する活物質及び分散媒を用いて測定した値であり、分散媒中における、活物質に対してバインダーが吸着する程度を示す指標である。ここで、バインダーの活物質に対する吸着は、物理的吸着だけでなく、化学的吸着(化学結合形成による吸着、電子の授受による吸着等)も含む。
 無機固体電解質含有組成物が複数種の活物質を含有する場合、分散媒を複数種含有する場合、更にバインダーを複数種用いる場合については、上述の、バインダーの、無機固体電解質に対する吸着率と同様である。本発明において、バインダーの活物質に対する吸着率は実施例に記載の方法により算出される値とする。本発明において、活物質に対する吸着率は、無機固体電解質に対する吸着率と同様にして、適宜に設定できる。
 ポリマーバインダーの各吸着率は、ポリマー(主鎖)の種類、ポリマーの組成(構成成分の種類及び含有量)、後述する官能基の有無、種類若しくは含有量、バインダーの形態(分散媒への溶解量)等により調整できる。例えば、ポリウレタン等の逐次重合系ポリマーである場合、後述する式(I-3A)で表される構成成分の含有量を多くし、若しくは式(I-3C)で表される構成成分の含有量を少なくすると、吸着率が高くなる傾向がある。
 本発明において、バインダーの吸着率は実施例に記載の方法により算出される値とする。
 ポリマーバインダー(B)及び(B)は、それぞれ、1種を含有していても、2種以上を含有していてもよい。
 ポリマーバインダーの、無機固体電解質含有組成物中の合計含有量(総含有量)は、固体粒子同士の密着性及び層間密着性等の点等で、固形成分100質量%において、0.001質量%以上が好ましく、0.05質量%以上がより好ましく、0.1質量%以上が更に好ましく、0.2質量%以上が特に好ましい。上限としては、低抵抗化及びサイクル特性の点等で、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下が更に好ましい。
 ポリマーバインダー(B)及び(B)それぞれの、無機固体電解質含有組成物中の含有量は、特に制限されず、好ましくは上記合計含有量を満たす範囲で適宜に設定される。
 ポリマーバインダー(B)の固形分100質量%中の含有量は、固体粒子同士の密着性を主に強化できる点等で、0.1質量%以上であることが好ましく、0.2質量%以上であることがより好ましく、0.5質量%以上であることが更に好ましい。上限としては、固体粒子を被覆し、抵抗の上昇を招くことから、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、3質量%以下であることが更に好ましい。ポリマーバインダー(B)の固形分100質量%中の含有量は、層間密着性を主に強化できる点等で、0.1質量%以上であることが好ましく、0.2質量%以上であることがより好ましく、0.5質量%以上であることが更に好ましい。上限としては、密着性と抵抗との両立の点等で、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、3質量%以下であることが更に好ましい。
 無機固体電解質含有組成物の固形分100質量%において、ポリマーバインダー(B)の含有量とポリマーバインダー(B)の含有量との質量差[(ポリマーバインダー(B)の含有量)-(ポリマーバインダー(B)の含有量)]は、特に制限されないが、固体粒子同士の密着性と層間密着性とをバランスよく強化できる点で、例えば、-1~1が好ましく、-0.5~0.5がより好ましい。
 無機固体電解質含有組成物の固形分100質量%において、ポリマーバインダー(B)の含有量に対する、ポリマーバインダー(B)の含有量との質量比[(ポリマーバインダー(B)の含有量)/(ポリマーバインダー(B)の含有量)]は、特に制限されないが、固体粒子同士の密着性と層間密着性とをバランスよく強化できる点で、例えば、0.1~10が好ましく、0.5~5がより好ましい。
 本発明の無機固体電解質含有組成物の固形分100質量%において、ポリマーバインダーの(合計)質量に対する、無機固体電解質と活物質の合計質量(総量)の質量比[(無機固体電解質の質量+活物質の質量)/(ポリマーバインダーの質量)]は、1,000~1の範囲が好ましい。この比率は1000~2がより好ましく、500~10が更に好ましい。
 ポリマーバインダーは、無機固体電解質含有組成物が含有する分散媒に対して可溶性(溶解型バインダー)でも不溶性(粒子状バインダーといい、分散媒中で分散するもの)でもよいが、ポリマーバインダー(B)は粒子状バインダーが好ましく、ポリマーバインダー(B)は溶解型が好ましい。
 発明において、バインダーが分散媒に対して可溶性であるとは、溶解度測定において溶解度が80%以上であることをいう。溶解度の測定方法は下記の通りである。
 すなわち、測定対象とするバインダーをガラス瓶内に規定量秤量し、そこへ無機固体電解質含有組成物が含有する分散媒100gを添加し、25℃の温度下、ミックスローター上において80rpmの回転速度で24時間攪拌する。こうして得られた24時間攪拌後の混合液の透過率を下記条件により測定する。この試験(透過率測定)をバインダー溶解量(上記規定量)を変更して行い、透過率が99.8%となる上限濃度X(質量%)をバインダーの上記分散媒に対する溶解度とする。
<透過率測定条件>
 動的光散乱(DLS)測定
 装置:大塚電子製DLS測定装置 DLS-8000
 レーザ波長、出力:488nm/100mW
 サンプルセル:NMR管
(ポリマーバインダーを形成するポリマー)
 ポリマーバインダーを形成するポリマーは、無機固体電解質に対する上記吸着率を満たす限り、特に制限されず、例えば、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリカーボネート等の逐次重合(重縮合、重付加若しくは付加縮合)系ポリマー、更には、フッ素系ポリマー(含フッ素ポリマー)、炭化水素系ポリマー、ビニル系ポリマー、(メタ)アクリルポリマー等の連鎖重合系ポリマーが挙げられる。
 ポリマーバインダー(B)は、上記吸着率(ASEA)を満たす限り特に限定されないが、例えば、ポリウレタン、(メタ)アクリルポリマー、ポリエステル又はポリイミドが好ましく、ポリウレタン又は(メタ)アクリルポリマーがより好ましい。
 ポリマーバインダー(B)は、上記吸着率(ASEB)を満たす限り特に限定されないが、例えば、ポリウレタン、炭化水素系ポリマー、フッ素系ポリマー又は(メタ)アクリルポリマーが好ましく、炭化水素系ポリマー又は(メタ)アクリルポリマーがより好ましい。炭化水素系ポリマーとしては、スチレン、ブチレン等に由来する構成成分を有するポリマーが好ましい。
 本発明において、ポリマーの主鎖とは、ポリマーを構成する、それ以外のすべての分子鎖が、主鎖に対して枝分れ鎖若しくはペンダントとみなしうる線状分子鎖をいう。枝分れ鎖若しくはペンダント鎖とみなす分子鎖の質量平均分子量にもよるが、典型的には、ポリマーを構成する分子鎖のうち最長鎖が主鎖となる。ただし、ポリマー末端が有する末端基は主鎖に含まない。また、ポリマーの側鎖とは、主鎖以外の分子鎖をいい、短分子鎖及び長分子鎖を含む。
 以下、バインダーを形成するポリマーについて、説明する。
 - 逐次重合系ポリマー -
 逐次重合系ポリマーは、ポリマーの主鎖に、ウレタン結合、ウレア結合、アミド結合、イミド結合、エステル結合、エーテル結合及びカーボネート結合のうちの少なくとも1つの結合を有している。このような結合を有するポリマーとしては、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテル及びポリカーボネートの各ポリマー、又は、これらの共重合体が挙げられる。共重合体は、上記各ポリマーをセグメントとするブロック共重合体、上記各ポリマーのうち2つ以上のポリマーを構成する各構成成分がランダムに結合したランダム共重合体でもよい。
 主鎖が含む上記結合は、水素結合を形成することにより、全固体二次電池等の構成層中の固体粒子等の密着性向上に寄与する。これらの結合がポリマー内で水素結合を形成する場合、水素結合は、上記結合同士で形成されてもよく、上記結合と主鎖が有するそれ以外の部分構造とで形成されてもよい。上記結合は、互いに水素結合を形成可能な点で、水素結合を形成する水素原子を有していること(各結合の窒素原子が無置換であること)が好ましい。
 上記結合は、ポリマーの主鎖中に含まれる限り特に制限されるものでなく、構成単位(繰り返し単位)中に含まれる態様及び/又は異なる構成単位同士を繋ぐ結合として含まれる態様のいずれでもよい。また、主鎖に含まれる上記結合は、1種に限定されず、2種以上であってもよい。この場合、主鎖の結合様式は、特に制限されず、2種以上の結合をランダムに有していてもよく、特定の結合を有するセグメントと他の結合を有するセグメントとのセグメント化された主鎖でもよい。
 上記結合を有する主鎖としては、特に制限されないが、ウレタン結合、ウレア結合、アミド結合、イミド結合及びエステル結合のうちの少なくとも1つのセグメントを有する主鎖が好ましく、ポリアミド、ポリウレア又はポリウレタンからなる主鎖がより好ましく、ポリウレタンからなる主鎖が更に好ましい。具体的には、上記結合を有する主鎖は、下記式(I-1)~(I-4)のいずれかで表される構成成分を2種以上(好ましくは2~8種、より好ましくは2~4種、更に好ましくは3又は4種)組み合わせてなる主鎖、又は下記式(I-5)で表されるカルボン酸二無水物と下記式(I-6)で表される構成成分を導くジアミン化合物とを逐次重合してなる主鎖が好ましい。このような主鎖を有するポリマーとしては、例えば、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル及びポリカーボネートが挙げられる。各構成成分の組み合わせは、ポリマー種に応じて適宜に選択される。ポリカーボネートからなる主鎖としては、RP1の両端部に酸素原子を導入した下記式(I-2)で表される構成成分若しくはRP1として式(I-3)で表される構成成分を採る下記式(I-2)で表される構成成分と、下記式(I-3)で表される構成成分とを有する主鎖が挙げられる。構成成分の組み合わせにおける1種の構成成分とは、下記のいずれか1つの式で表される構成成分の種類数を意味し、下記式の一つの下記式で表される構成成分を2種有していても、2種の構成成分とは解釈しない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 式中、RP1及びRP2は、それぞれ分子量又は質量平均分子量が20以上200,000以下の分子鎖を示す。この分子鎖の分子量は、その種類等によるので一義的に決定できないが、例えば、30以上が好ましく、50以上がより好ましく、100以上が更に好ましく、150以上が特に好ましい。上限としては、100,000以下が好ましく、10,000以下がより好ましい。分子鎖の分子量は、ポリマーの主鎖に組み込む前の原料化合物について測定する。
 RP1及びRP2としてとりうる上記分子鎖は、特に制限されないが、炭化水素鎖、ポリアルキレンオキシド鎖、ポリカーボネート鎖又はポリエステル鎖が好ましく、炭化水素鎖又はポリアルキレンオキシド鎖がより好ましく、炭化水素鎖、ポリエチレンオキシド鎖又はポリプロピレンオキシド鎖が更に好ましい。
 RP1及びRP2としてとりうる炭化水素鎖は、炭素原子及び水素原子から構成される炭化水素の鎖を意味し、より具体的には、炭素原子及び水素原子から構成される化合物の少なくとも2つの原子(例えば水素原子)又は基(例えばメチル基)が脱離した構造を意味する。ただし、本発明において、炭化水素鎖は、例えば下記式(M2)で表される炭化水素基のように、鎖中に酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を含む基を有する鎖も包含する。炭化水素鎖の末端に有し得る末端基は炭化水素鎖には含まれないものとする。この炭化水素鎖は、炭素-炭素不飽和結合を有していてもよく、脂肪族環及び/又は芳香族環の環構造を有していてもよい。すなわち、炭化水素鎖は、脂肪族炭化水素及び芳香族炭化水素から選択される炭化水素で構成される炭化水素鎖であればよい。
 このような炭化水素鎖としては、上記分子量を満たすものであればよく、低分子量の炭化水素基からなる鎖と、炭化水素ポリマーからなる炭化水素鎖(炭化水素ポリマー鎖ともいう。)との両炭化水素鎖を包含する。
 低分子量の炭化水素鎖は、通常の(非重合性の)炭化水素基からなる鎖であり、この炭化水素基としては、例えば、脂肪族若しくは芳香族の炭化水素基が挙げられ、具体的には、アルキレン基(炭素数は1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3が更に好ましい)、アリーレン基(炭素数は6~22が好ましく、6~14が好ましく、6~10がより好ましい)、又はこれらの組み合わせからなる基が好ましい。RP2としてとりうる低分子量の炭化水素鎖を形成する炭化水素基としては、アルキレン基がより好ましく、炭素数2~6のアルキレン基が更に好ましく、炭素数2又は3のアルキレン基が特に好ましい。この炭化水素鎖は置換基として重合鎖(例えば(メタ)アクリルポリマー)を有していてもよい。
 脂肪族の炭化水素基としては、特に制限されず、例えば、下記式(M2)で表される芳香族の炭化水素基の水素還元体、公知の脂肪族ジイソソアネート化合物が有する部分構造(例えばイソホロンからなる基)等が挙げられる。また、後掲する各例示の構成成分が有する炭化水素基も挙げられる。
 芳香族の炭化水素基は、例えば、後掲する各例示の構成成分が有する炭化水素基が挙げられ、アリーレン基(例えば、後述する置換基Zで挙げたアリール基から更に水素原子を1つ以上除去した基、具体的にはフェニレン基、トリレン基若しくはキシリレン基)又は下記式(M2)で表される炭化水素基が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 式(M2)中、Xは、単結合、-CH-、-C(CH-、-SO-、-S-、-CO-又は-O-を示し、密着性の観点で、-CH-または-O-が好ましく、-CH-がより好ましい。ここで例示した上記アルキレン基及びアルキレン基は、置換基Z、好ましくはハロゲン原子(より好ましくはフッ素原子)で置換されていてもよい。
 RM2~RM5は、それぞれ、水素原子又は置換基を示し、水素原子が好ましい。RM2~RM5としてとりうる置換基としては、特に制限されず、後述する置換基Zが挙げられ、例えば、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルケニル基、-ORM6、―N(RM6、-SRM6(RM6は置換基を示し、好ましくは炭素数1~20のアルキル基又は炭素数6~10のアリール基を示す。)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子)が好ましく挙げられる。-N(RM6としては、アルキルアミノ基(炭素数は、1~20が好ましく、1~6がより好ましい)又はアリールアミノ基(炭素数は、6~40が好ましく、6~20がより好ましい)が挙げられる。
 炭化水素ポリマー鎖は、重合性の炭化水素が(少なくとも2つ)重合してなるポリマー鎖であって、上述の低分子量の炭化水素鎖よりも炭素原子数が大きい炭化水素ポリマーからなる鎖であれば特に制限されないが、好ましくは30個以上、より好ましくは50個以上の炭素原子から構成される炭化水素ポリマーからなる鎖である。炭化水素ポリマーを構成する炭素原子数の上限は、特に制限されず、例えば3,000個とすることができる。この炭化水素ポリマー鎖は、主鎖が、上記炭素原子数を満たす、脂肪族炭化水素で構成される炭化水素ポリマーからなる鎖が好ましく、脂肪族飽和炭化水素若しくは脂肪族不飽和炭化水素で構成される重合体(好ましくはエラストマー)からなる鎖であることがより好ましい。重合体としては、具体的には、主鎖に二重結合を有するジエン系重合体、及び、主鎖に二重結合を有しない非ジエン系重合体が挙げられる。ジエン系重合体としては、例えば、スチレン-ブタジエン共重合体、スチレン-エチレン-ブタジエン共重合体、イソブチレンとイソプレンの共重合体(好ましくはブチルゴム(IIR))、ブタジエン重合体、イソプレン重合体及びエチレン-プロピレン-ジエン共重合体等が挙げられる。非ジエン系重合体としては、エチレン-プロピレン共重合体及びスチレン-エチレン-ブチレン共重合体等のオレフィン系重合体、並びに、上記ジエン系重合体の水素還元物が挙げられる。
 炭化水素鎖となる炭化水素は、その末端に反応性基を有することが好ましく、縮重合可能な末端反応性基を有することがより好ましい。縮重合又は重付加可能な末端反応性基は、縮重合又は重付加することにより、上記各式のRP1又はRP2に結合する基を形成する。このような末端反応性基としては、イソシネート基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基及び酸無水物等が挙げられ、中でもヒドロキシ基が好ましい。
 末端反応性基を有する炭化水素ポリマーとしては、例えば、いずれも商品名で、NISSO-PBシリーズ(日本曹達社製)、クレイソールシリーズ(巴工業社製)、PolyVEST-HTシリーズ(エボニック社製)、poly-bdシリーズ(出光興産社製)、poly-ipシリーズ(出光興産社製)、EPOL(出光興産社製)及びポリテールシリーズ(三菱化学社製)等が好適に用いられる。
 ポリアルキレンオキシド鎖(ポリアルキレンオキシ鎖)としては、公知のポリアルキレンオキシドからなる鎖が挙げられる。アルキレンオキシ基の炭素数は、1~10であることが好ましく、1~6であることがより好ましく、2又は3であること(ポリエチレンオキシド鎖又はポリプロピレンオキシド鎖)が更に好ましい。ポリアルキレンオキシド鎖は、1種のアルキレンオキシドからなる鎖でもよく、2種以上のアルキレンオキシドからなる鎖(例えば、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドからなる鎖)でもよい。
 ポリカーボネート鎖又はポリエステル鎖としては、公知のポリカーボネート又はポリエステルからなる鎖が挙げられる。
 ポリアルキレンオキシド鎖、ポリカーボネート鎖又はポリエステル鎖は、それぞれ、末端にアルキル基(炭素数は1~12が好ましく、1~6がより好ましい)を有することが好ましい。
 RP1及びRP2としてとりうるポリアルキレンオキシド鎖、ポリカーボネート鎖及びポリエステル鎖の末端は、RP1及びRP2として上記各式で表される構成成分に組み込み可能な通常の化学構造に適宜に変更することができる。例えば、実施例で合成したポリウレタン1~6のように、ポリアルキレンオキシド鎖の末端酸素原子は取り除かれて上記構成成分のRP1又はRP2として組み込まれる。
 分子鎖が含むアルキル基の内部若しくは末端に、エーテル基(-O-)、チオエーテル基(-S-)、カルボニル基(>C=O)、イミノ基(>NR:Rは水素原子、炭素数1~6のアルキル基若しくは炭素数6~10のアリール基)を有していてもよい。
 上記各式において、RP1及びRP2は2価の分子鎖であるが、少なくとも1つの水素原子が-NH-CO-、-CO-、-O-、-NH-又は-N<で置換されて、3価以上の分子鎖となっていてもよい。
 RP1は、上記分子鎖の中でも、炭化水素鎖であることが好ましく、低分子量の炭化水素鎖であることがより好ましく、脂肪族若しくは芳香族の炭化水素基からなる炭化水素鎖が更に好ましく、芳香族の炭化水素基からなる炭化水素鎖が特に好ましい。
 RP2は、上記分子鎖の中でも、低分子量の炭化水素鎖(より好ましくは脂肪族の炭化水素基)、又は低分子量の炭化水素鎖以外の分子鎖が好ましく、低分子量の炭化水素鎖及び低分子量の炭化水素鎖以外の分子鎖をそれぞれ含む態様がより好ましい。この態様においては、式(I-3)、式(I-4)及び式(I-6)のいずれかで表される構成成分は、RP2が低分子量の炭化水素基鎖である構成成分と、RP2が低分子量の炭化水素鎖以外の分子鎖である構成成分の少なくとも2種を含む。
 上記式(I-1)で表される構成成分の具体例を以下に示す。また、上記式(I-1)で表される構成成分を導く原料化合物(ジイソシアネート化合物)としては、例えば、国際公開第2018/020827号に記載の、式(M1)で表されるジイソシアネート化合物及びその具体例、更にはポリメリック4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート等が挙げられる。なお、本発明において、式(I-1)で表される構成成分及びこれを導く原料化合物は下記具体例及び上記文献に記載のものに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 上記式(I-2)で表される構成成分を導く原料化合物(カルボン酸若しくはその酸クロリド等)は、特に制限されず、例えば、国際公開第2018/020827号の段落[0074]に記載の、カルボン酸又は酸クロリドの化合物及びその具体例が挙げられる。
 上記式(I-3)又は式(I-4)で表される構成成分の具体例を以下に示す。また、上記式(I-3)又は式(I-4)で表される構成成分を導く原料化合物(ジオール化合物又はジアミン化合物)としては、それぞれ、特に制限されず、例えば、国際公開第2018/020827号に記載の各化合物及びその具体例が挙げられ、更にジヒドロキシオキサミドも挙げられる。なお、本発明において、式(I-3)又は式(I-4)で表される構成成分及びこれを導く原料化合物は下記具体例及び上記文献に記載のものに限定されない。
 なお、下記具体例において、構成成分中に繰り返し構造を有する場合、その繰り返し数は1以上の整数であり、上記分子鎖の分子量又は炭素原子数を満たす範囲で適宜に設定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 式(I-5)において、RP3は芳香族若しくは脂肪族の連結基(4価)を示し、下記式(i)~(iix)のいずれかで表される連結基が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 式(i)~(iix)中、Xは単結合又は2価の連結基を示す。2価の連結基としては、炭素数1~6のアルキレン基(例えば、メチレン、エチレン、プロピレン)が好ましい。プロピレンとしては、1,3-ヘキサフルオロ-2,2-プロパンジイルが好ましい。Lは-CH=CH-又は-CH-を示す。R及びRはそれぞれ水素原子又は置換基を表す。各式において、*は式(1-5)中のカルボニル基との結合部位を示す。R及びRとして採りうる置換基としては、特に制限されず、後述する置換基Zが挙げられ、アルキル基(炭素数は1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3が更に好ましい)又はアリール基(炭素数は6~22が好ましく、6~14がより好ましく、6~10が更に好ましい)が好ましく挙げられる。
 上記式(I-5)で表されるカルボン酸二無水物、及び上記式(I-6)で表される構成成分を導く原料化合物(ジアミン化合物)は、それぞれ、特に制限されず、例えば、国際公開第2018/020827号及び国際公開第2015/046313号に記載の各化合物及びその具体例が挙げられる。
 RP1、RP2及びRP3は、それぞれ、置換基を有していてもよい。この置換基としては、特に制限されず、例えば、後述する置換基Zが挙げられ、RM2として採りうる上記置換基が好適に挙げられる。
 バインダーを構成するポリマーは、式(I-3)又は式(I-4)、好ましくは式(I-3)で表される構成成分として、RP2が低分子量の炭化水素基からなる鎖(バインダーAを形成するポリマーである場合、官能基として、好ましくはエーテル基若しくはカルボニル基を有する基又はその両方、より好ましくはカルボキシ基を含む基を有する)である構成成分(好ましくは下記式(I-3A)で表される構成成分)と、RP2が分子鎖として上記ポリアルキレンオキシド鎖である構成成分(好ましくは下記式(I-3B)で表される構成成分)とを有していることが好ましく、更にRP2が分子鎖として上記の炭化水素ポリマー鎖である構成成分(好ましくは下記式(I-3C)で表される構成成分)の少なくとも3種を有していることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 式(I-1)において、RP1は上述の通りである。式(I-3A)において、RP2Aは低分子量の炭化水素基からなる鎖(好ましくは脂肪族の炭化水素基)を示し、バインダーAを形成するポリマーである場合、官能基として、好ましくは後述する官能基群(I)から選択される少なくとも1つの基、より好ましくはエーテル基若しくはカルボニル基又はその両方を含む基、更に好ましくはカルボキシ基を有している。例えば2,2-ビス(ヒドロキシメチル)酪酸等のビス(ヒドロキシメチル)酢酸化合物が挙げられる。式(I-3B)において、RP2Bはポリアルキレンオキシド鎖を示す。式(I-3C)において、RP2Cは炭化水素ポリマー鎖を示す。RP2Aとしてとりうる低分子量の炭化水素基からなる鎖、RP2Bとしてとりうるポリアルキレンオキシド鎖及びRP2Cとしてとりうる炭化水素ポリマー鎖は、それぞれ、上記式(I-3)におけるRP2としてとりうる脂肪族の炭化水素基、ポリアルキレンオキシド鎖及び炭化水素ポリマー鎖と同義であり、好ましいものも同じである。
 なお、バインダーを構成するポリマー中における上記各式で表される構成成分の含有量は後述する。
 逐次重合系ポリマーは、上記各式で表される構成成分以外の構成成分を有していてもよい。このような構成成分は、上記各式で表される構成成分を導く原料化合物と逐次重合可能なものであれば特に制限されない。
 逐次重合系ポリマー中の上記各式(1-1)~式(I-6)で表される構成成分の(合計)含有率は、特に限定されないが、5~100質量%であることが好ましく、10~100質量%であることがより好ましく、50~100質量%であることが更に好ましく、80~100質量%であることが更に好ましい。この含有率の上限値は、上記100質量%にかかわらず、例えば、90質量%以下とすることもできる。
 逐次重合系ポリマー中の、上記各式で表される構成成分以外の構成成分の含有量は、特に限定されないが、50質量%以下であることが好ましい。
 逐次重合系ポリマーが上記式(I-1)~式(I-6)のいずれかで表される構成成分を有する場合、その含有量は、特に制限されず、以下の範囲に設定できる。
 すなわち、逐次重合系ポリマー中の、式(I-1)若しくは式(I-2)で表される構成成分、又は式(I-5)で表されるカルボン酸二無水物由来の構成成分の含有量は、特に制限されず、10~50モル%であることが好ましく、20~50モル%であることがより好ましく、30~50モル%であることが更に好ましい。
 逐次重合系ポリマー中の、式(I-3)、式(I-4)又は式(I-6)で表される構成成分の含有量は、特に制限されず、吸着率等に応じて適宜に設定される。例えば、10~50モル%であることが好ましく、20~50モル%であることがより好ましく、30~50モル%であることが更に好ましい。
 式(I-3)又は式(I-4)で表される構成成分のうち、RP2が低分子量の炭化水素基からなる鎖である構成成分(例えば上記式(I-3A)で表される構成成分)の、逐次重合系ポリマー中の含有量は、特に制限されないが、例えば、0~50モル%であることが好ましく、吸着率に応じて適宜に設定される。例えば、5~45モル%であることがより好ましく、10~43モル%であることが更に好ましい。
 式(I-3)又は式(I-4)で表される構成成分のうち、RP2が分子鎖として上記ポリアルキレンオキシド鎖である構成成分(例えば上記式(I-3B)で表される構成成分)の、逐次重合系ポリマー中の含有量は、特に制限されないが、例えば、0~50モル%であることが好ましく、吸着率に応じて適宜に設定される。例えば、5~45モル%の範囲又は10~43モル%の範囲に設定できる。
 式(I-3)又は式(I-4)で表される構成成分のうち、RP2が分子鎖として上記炭化水素ポリマー鎖である構成成分(例えば上記式(I-3C)で表される構成成分)の、逐次重合系ポリマー中の含有量は、特に制限されないが、例えば、0~50モル%であることが好ましく、吸着率に応じて適宜に設定される。例えば、1~45モル%であることがより好ましく、3~40モル%であることがより一層好ましく、3~30モル%であることが更に好ましく、3~20モル%であることが特に好ましく、3~10モル%であることが最も好ましい。
 なお、逐次重合系ポリマーが各式で表される構成成分を複数有する場合、各構成成分の上記含有量は合計含有量とする。
 逐次重合系ポリマーは、主鎖が有する結合の種類に応じて公知の方法により原料化合物を選択し、原料化合物を重付加又は縮重合等して、合成することができる。合成方法としては、例えば、国際公開第2018/151118号を参照できる。
 逐次重合系ポリマーとしてとりうる、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド、ポリイミドの各ポリマーとしては、実施例で合成したものの他に、例えば、国際公開第2018/020827号及び国際公開第2015/046313号、更には特開2015-088480号公報に記載の各ポリマー等を挙げることができる。
 - 連鎖重合系ポリマー -
 バインダーを形成するポリマーとして好適な連鎖重合系のポリマーは、非芳香族性の炭素-炭素二重結合を有する1種又は2種以上のモノマーが連鎖重合してなるポリマーである。中でも、上述の、含フッ素ポリマー、炭化水素系ポリマー、ビニル系ポリマー又は(メタ)アクリルポリマーが好ましく、(メタ)アクリルポリマーがより好ましい。
 含フッ素ポリマーとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリビニリデンジフルオリド(PVdF)、ポリビニリデンジフルオリドとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体(PVdF-HFP)、ポリビニレンジフルオリドとヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンの共重合体(PVdF-HFP-TFE)が挙げられる。PVdF-HFPにおいて、PVdFとHFPとの共重合比[PVdF:HFP](質量比)は、特に限定されないが、9:1~5:5が好ましく、9:1~7:3がより好ましい。PVdF-HFP-TFEにおいて、PVdFとHFPとTFEとの共重合比[PVdF:HFP:TFE](質量比)は、特に限定されないが、20~60:10~40:5~30であることが好ましい。
 炭化水素系ポリマーとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、天然ゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリスチレン、ポリスチレンブタジエン共重合体、スチレン系熱可塑性エラストマー、ポリブチレン、アクリロニトリルブタジエン共重合体、又はこれらの水添(水素化)ポリマーが挙げられる。スチレン系熱可塑性エラストマー又はその水素化物としては、特に制限されないが、例えば、スチレン-エチレン-ブチレン-スチレンブロック共重合体(SEBS)、スチレン-イソプレン-スチレンブロック共重合体(SIS)、スチレン-イソブチレン-スチレンブロック共重合体(SIBS)、水素化SIS、スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体(SBS)、水素化SBS、スチレン-エチレン-エチレン-プロピレン-スチレンブロック共重合体(SEEPS)、スチレン-エチレン-プロピレン-スチレンブロック共重合体(SEPS)、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、水素化スチレン-ブタジエンゴム(HSBR)等が挙げられる。本発明において、炭化水素系ポリマーは、主鎖に結合する不飽和基(例えば1,2-ブタジエン構成成分)を有しないものが化学架橋の形成を抑制できる点で好ましい。
 ビニル系ポリマーとしては、(メタ)アクリル化合物(M1)以外のビニル系モノマーを例えば50モル%以上含有するポリマーが挙げられる。ビニル系モノマーとしては、後述するビニル化合物等が挙げられる。ビニル系ポリマーとしては、具体的には、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリ酢酸ビニル、又はこれらを含む共重合体等が挙げられる。
 このビニル系ポリマーは、ビニル系モノマー由来の構成成分以外に、後述する(メタ)アクリルポリマーを形成する(メタ)アクリル化合物(M1)由来の構成成分、更には後述するマクロモノマーに由来する構成成分(MM)を有することが好ましい。ビニル系モノマー由来の構成成分の含有量は、(メタ)アクリルポリマーにおける(メタ)アクリル化合物(M1)由来の構成成分の含有量と同じであることが好ましい。(メタ)アクリル化合物(M1)由来の構成成分の含有量は、ポリマー中、50モル%未満であれば特に制限されないが、0~40モル%であることが好ましく、5~35モル%であることがより好ましい。構成成分(MM)の含有量は(メタ)アクリルポリマーにおける含有量と同じであることが好ましい。
 (メタ)アクリルポリマーとしては、(メタ)アクリル酸化合物、(メタ)アクリル酸エステル化合物、(メタ)アクリルアミド化合物及び(メタ)アクリルニトリル化合物から選択される少なくとも1種の(メタ)アクリル化合物(M1)を(共)重合して得られるポリマーが好ましい。また、(メタ)アクリル化合物(M1)とその他の重合性化合物(M2)との共重合体からなる(メタ)アクリルポリマーも好ましい。その他の重合性化合物(M2)としては、特に制限されず、スチレン化合物、ビニルナフタレン化合物、ビニルカルバゾール化合物、アリル化合物、ビニルエーテル化合物、ビニルエステル化合物、イタコン酸ジアルキル化合物等のビニル化合物が挙げられる。ビニル化合物としては、例えば、特開2015-88486号公報に記載の「ビニル系モノマー」が挙げられる。
 (メタ)アクリルポリマー中において、(メタ)アクリル化合物(M1)由来の構成成分の含有量は50モル%以上であることが好ましく、その他の重合性化合物(M2)の含有量は、特に制限されないが、例えば50モル%以下とすることができ、50モル%未満であることが好ましい。
 (メタ)アクリルポリマーの構成成分を導く(メタ)アクリル化合物(M1)及びビニル化合物(M2)としては、下記式(b-1)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 式中、Rは水素原子、ヒドロキシ基、シアノ基、ハロゲン原子、アルキル基(炭素数1~24が好ましく、1~12がより好ましく、1~6が特に好ましい)、アルケニル基(炭素数2~24が好ましく、2~12がより好ましく、2~6が特に好ましい)、アルキニル基(炭素数2~24が好ましく、2~12がより好ましく、2~6が特に好ましい)、又はアリール基(炭素数6~22が好ましく、6~14がより好ましい)を表す。中でも水素原子又はアルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましい。
 Rは、水素原子又は置換基を示す。Rとして採りうる置換基は、特に限定されないが、アルキル基(炭素数1~30が好ましく、1~24がより好ましく、1~12が特に好ましく、分岐鎖でもよいが直鎖が好ましい)、アルケニル基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~14がより好ましい)、アラルキル基(炭素数7~23が好ましく、7~15がより好ましい)、シアノ基、ヒドロキシ基、スルファニル基、酸素原子を含有する脂肪族複素環基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましい)が挙げられる。
 酸素原子を含有する脂肪族複素環基は、エポキシ基含有基、オキセタン基含有基、テトラヒドロフリル基含有基などが好ましい。
 Lは、連結基であり、特に限定されないが、例えば、炭素数1~6(好ましくは1~3)のアルキレン基、炭素数2~6(好ましくは2~3)のアルケニレン基、炭素数6~24(好ましくは6~10)のアリーレン基、酸素原子、硫黄原子、イミノ基(-NR-)、カルボニル基、リン酸連結基(-O-P(OH)(O)-O-)、ホスホン酸連結基(-P(OH)(O)-O-)、又はそれらの組み合わせに係る基等が挙げられ、-CO-O-基、-CO-N(R)-基(Rは上述の通り。)が好ましい。上記連結基は任意の置換基を有していてもよい。連結基を構成する原子の数及び連結原子数は後述する通りである。任意の置換基としては、後記置換基Zが挙げられ、例えば、アルキル基又はハロゲン原子などが挙げられる。
 nは0又は1であり、1が好ましい。ただし、-(L-Rが1種の置換基(例えばアルキル基)を示す場合、nを0とし、Rを置換基(アルキル基)とする。
 上記(メタ)アクリル化合物(M1)としては、下記式(b-2)又は(b-3)で表される化合物も好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 R、nは上記式(b-1)と同義である。
 Rは、Rと同義である。
 Lは、連結基であり、上記Lと同義である。
 Lは、連結基であり、上記Lと同義であるが、炭素数1~6(好ましくは1~3)のアルキレン基が好ましい。
 mは1~200の整数であり、1~100の整数であることが好ましく、1~50の整数であることがより好ましい。
 上記式(b-1)~(b-3)において、重合性基を形成する炭素原子であってRが結合していない炭素原子は無置換炭素原子(HC=)として表しているが、置換基を有していてもよい。置換基としては、特に制限されないが、例えば、Rとしてとりうる上記基が挙げられる。
 また、式(b-1)~(b-3)において、アルキル基、アリール基、アルキレン基、アリーレン基など置換基を取ることがある基については、本発明の効果を損なわない範囲で置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば後述する置換基Z及び官能基群(I)から選択される基が挙げられ、具体的には、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、スルファニル基、アシル基、アシルオキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アリーロイル基、アリーロイルオキシ基等が挙げられる。
 式(b-1)~(b-3)のいずれかで表される化合物の一例として、こはく酸モノ(2-アクリロイルオキシエチル)が挙げられる。
 バインダーを構成するポリマーが連鎖重合系のポリマー、好ましくは付加重合系のポリマーである場合、質量平均分子量が1,000以上のマクロモノマーに由来する構成成分(MM)を有することが好ましい。
 マクロモノマーの質量平均分子量(上記測定方法による)は、2,000以上であることが好ましく、3,000以上であることがより好ましい。上限としては、500,000以下であることが好ましく、100,000以下であることが更に好ましく、30,000以下であることが特に好ましい。バインダーを構成するポリマーが上記範囲の質量平均分子量をもつマクロモノマー由来の構成成分(MM)を有することで、更に良好に有機溶媒、特に非極性溶媒に均一に分散できる。なお、構成成分(MM)の質量平均分子量は、バインダーを構成するポリマーを合成するときに組み込むマクロモノマーの質量平均分子量を測定することで同定することができる。
 マクロモノマーのSP値は、特に限定されないが、10以下であることが好ましく、9.5以下であることがより好ましい。下限値は特にないが、5以上であることが実際的である。SP値は有機溶剤に分散する特性を示す指標となる。ここで、マクロモノマーを特定の分子量以上とし、好ましくは上記SP値以上とすることで、固体粒子との密着性を向上させ、かつ、これにより溶剤との親和性を高め、安定に分散させることができる。
-SP値の定義-
 本発明において、SP値は、特に断らない限り、Hoy法によって求める(H.L.Hoy JOURNAL OF PAINT TECHNOLOGY Vol.42,No.541,1970,76-118、及びPOLYMER HANDBOOK 4th、59章、VII 686ページ Table5、Table6及びTable6中の下記式参照)。また、SP値については単位を省略して示しているが、その単位はcal1/2cm-3/2である。なお、構成成分(MM)のSP値は、マクロモノマーのSP値とほぼ変わらず、それにより評価してもよい。
 本発明において、ポリマーのSP値(SP)は、ポリマーを構成する各繰り返し単位のSP値を、それぞれ、SP、SP・・・、各繰り返し単位の質量分率をW、W・・・とした場合、下記式で算出される値とする。
  SP =(SP ×W)+(SP ×W)+・・・
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 マクロモノマーは、質量平均分子量が1,000以上のものであれば特に限定されないが、エチレン性不飽和結合を有する基等の重合性基に結合する重合鎖を有するマクロモノマーが好ましい。マクロモノマーが有する重合鎖は、ポリマーの主鎖に対して側鎖(グラフト鎖)を構成する。
 上記重合鎖は有機溶媒への分散性を更に良化する働きを有する。これにより、固体粒子間の界面抵抗の抑制と密着性の良化との両立が更に図られる。
 マクロモノマーが有する重合性基は、特に限定されず、詳細は後述するが、例えば各種のビニル基、(メタ)アクリロイル基を挙げることができ、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
 マクロモノマーが有する重合鎖は、特に限定されず、通常のポリマー成分を適用することができる。例えば、(メタ)アクリル樹脂の鎖、ポリビニル樹脂の鎖、ポリシロキサン鎖、ポリアルキレンエーテル鎖、炭化水素鎖等が挙げられ、(メタ)アクリル樹脂の鎖又はポリシロキサン鎖が好ましい。
 (メタ)アクリル樹脂の鎖は、(メタ)アクリル酸化合物、(メタ)アクリル酸エステル化合物及び(メタ)アクリロニトリル化合物から選ばれる(メタ)アクリル化合物に由来する構成成分を含むことが好ましく、2種以上の(メタ)アクリル化合物の重合体であってもよい。(メタ)アクリル化合物は上記(メタ)アクリル化合物(M1)と同義である。ポリシロキサン鎖は、特に限定されないが、アルキル基若しくはアリール基を有するシロキサンの重合体が挙げられる。炭化水素鎖としては、上述した炭化水素系ポリマーからなる鎖が挙げられる。
 上記マクロモノマーは下記式(b-11)で表される重合性基を有することが好ましい。下記式中、R11はRと同義である。*は結合位置である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 マクロモノマーは、上記重合性基と上記重合鎖とを連結する連結基を有することが好ましい。この連結基は、通常、マクロモノマーの側鎖に組み込まれる。連結基は、特に限定されないが、上述の式(b-1)における連結基Lで説明した基等が挙げられる。
 本発明において、連結基を構成する原子の数は、1~36であることが好ましく、1~24であることがより好ましく、1~12であることが更に好ましく、1~6であることが特に好ましい。連結基の連結原子数は10以下であることが好ましく、8以下であることがより好ましい。下限としては、1以上である。上記連結原子数とは所定の構造部間を結ぶ最少の原子数をいう。例えば、-CH-C(=O)-O-の場合、連結基を構成する原子の数は6となるが、連結原子数は3となる。
 上記マクロモノマーとしては、下記式(b-12a)~(b-12c)のいずれかで表される重合性部位を有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 Rb2はRと同義である。*は結合位置である。RN2は後述するRN1と同義である。式(b-12c)のベンゼン環には任意の置換基Zが置換していてもよい。
 *の結合位置の先に存在する構造部としては、マクロモノマーとしての分子量を満たせば特に限定されないが、(好ましくは連結基を介して結合してもよい)上記重合鎖が好ましい。このとき、連結基及び重合鎖はそれぞれ置換基Zを有していてもよく、例えば、ハロゲン原子(フッ素原子)などを有していてもよい。
 上記式(b-11)で表される重合性基及び上記式(b-12a)~(b-12c)のいずれかで表される重合性部位において、重合性基を形成する炭素原子であってR11又はRb2が結合していない炭素原子は無置換炭素原子として表しているが、上述のように、置換基を有していてもよい。置換基としては、特に制限されないが、例えば、Rとしてとりうる上記基が挙げられる。
 上記マクロモノマーは、下記式(b-13a)で表される化合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 Rb2は、Rと同義である。
 naは特に限定されないが、好ましくは1~6の整数であり、より好ましくは1又は2であり、更に好ましくは1である。
 Raは、naが1のときは置換基、naが2以上のときは連結基を表す。
 Raとしてとりうる置換基としては、特に限定されないが、上記重合鎖が好ましく、(メタ)アクリル樹脂の鎖又はポリシロキサン鎖がより好ましい。
 Raは、式(b-13a)中の酸素原子(-O-)に直接結合していてもよく、連結基を介して結合していてもよい。この連結基としては、特に限定されないが、上述の、重合性基と重合鎖とを連結する連結基が挙げられる。
 Raが連結基であるとき、その連結基としては、特に限定されないが、例えば、炭素数1~30のアルカン連結基、炭素数3~12のシクロアルカン連結基、炭素数6~24のアリール連結基、炭素数3~12のヘテロアリール連結基、エーテル基、スルフィド基、ホスフィニデン基(-PR-:Rは水素原子若しくは炭素数1~6のアルキル基)、シリレン基(-Si(RSi-:RSiは水素原子若しくは炭素数1~6のアルキル基)、カルボニル基、イミノ基(-NRN1-:RN1は水素原子又は置換基を示し、好ましくは水素原子、炭素数1~6のアルキル基若しくは炭素数6~10のアリール基)、又はその組み合わせであることが好ましい。
 上述のマクロモノマー以外のマクロモノマーとしては、例えば、特開2015-88486号公報に記載の「マクロモノマー(X)」が挙げられる。
 (メタ)アクリルポリマーは、(メタ)アクリル化合物(M1)由来の構成成分、ビニル化合物(M2)由来の構成成分、マクロモノマーに由来する構成成分(MM)、これらの構成成分を導く化合物と共重合可能な他の構成成分を含むことができ、(メタ)アクリル化合物(M1)由来の構成成分を含み、更にマクロモノマーに由来する構成成分(MM)を含むことが好ましく、ビニル化合物(M2)由来の構成成分及び他の構成成分を含んでいてもよい。
 (メタ)アクリル化合物(M1)に由来する構成成分の、(メタ)アクリルポリマー中の含有量は、特に限定されないが、1~99.9モル%であることが好ましく、5~99モル%であることがより好ましく、10~99モル%であることが特に好ましい。
 構成成分(MM)の、(メタ)アクリルポリマー中の含有量は、特に限定されないが、0~60モル%であることが好ましく、0.2~50モル%であることがより好ましく、0.5~40モル%であることが更に好ましい。上記範囲の含有量であると、無機固体電解質含有組成物の分散性と固体粒子間等の密着性とイオン伝導性とを高い水準で発揮できる。
 ビニル化合物(M2)に由来する構成成分の、(メタ)アクリルポリマー中の含有量は、特に限定されないが、0~30モル%であることが好ましく、0~20モル%であることがより好ましく、0~10モル%であることが特に好ましい。
 (メタ)アクリルポリマーが後述する官能基を有する場合、上記構成成分のいずれが官能基を有していてもよく、官能基を有する構成成分の含有量は、後述する通りであるが、上記含有量も満たす。
 連鎖系ポリマーとしてとりうる各ポリマーとしては、実施例で合成したものの他に、例えば、特開2015-088486号公報に記載の各ポリマー等を挙げることができる。
 ポリマーバインダーを形成するポリマー、特にポリマーバインダー(B)を形成するポリマーは、下記官能基群(a)から選択される官能基を有する構成成分を含むことが好ましい。これにより、無機固体電解質、更には活物質に対する吸着率を高めることができる。
 この官能基を有する構成成分は、官能基を有する重合性化合物に由来する構成成分に加えて、共重合可能な化合物としての官能基を構成する重合性化合物に由来する構成成分を包含する。官能基を構成する重合性化合物に由来する構成成分としては、例えば、無水マレイン酸等の重合性カルボン酸無水物に由来する構成成分が挙げられる。
 上記官能基は、ポリマーを形成するいずれの構成成分が有していてもよい。官能基は、ポリマーの主鎖に組み込まれてもよく、側鎖に組み込まれてもよい。
<官能基群(a)>
 ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシ基、スルホ基、リン酸基、ホスホン酸基、スルファニル基、エーテル結合(-O-)、イミノ基(=NR、-NR-)、エステル結合(-CO-O-)、アミド結合(-CO-NR-)、ウレタン結合(-NR-CO-O-)、ウレア結合(-NR-CO-NR-)、ヘテロ環基、アリール基、無水カルボン酸基、イソシアナート基(-NCO)、アルコキシシリル基、フルオロアルキル基、シロキサン基
 
 官能基群(a)に含まれるアミノ基、スルホ基、リン酸基(ホスホリル基)、ヘテロ環基、アリール基、アルコキシシリル基は、それぞれ、特に制限されないが、後述する置換基Zの対応する基と同義である。ただし、アミノ基の炭素数は、0~12がより好ましく、0~6が更に好ましく、0~2が特に好ましい。ホスホン酸基としては、特に制限されないが、例えば、炭素数0~20のホスホン酸基等が挙げられる。ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシ基、スルホ基、リン酸基、ホスホン酸基、スルファニル基は塩を形成していてもよい。フルオロアルキル基は、アルキル基若しくはシクロアルキル基の少なくとも1つの水素原子をフッ素原子で置換した基であり、その炭素数は、1~20が好ましく、2~15がより好ましく、3~10が更に好ましい。炭素原子上のフッ素原子数は水素原子の一部を置き換えたものでもよく、すべて置き換えたもの(パーフルオロアルキル基)でもよい。シロキサン基は、特に制限されず、例えば-(SiR-O)n-で表される構造を有する基が好ましい。平均繰り返し数nは1~100が好ましく、5~50がより好ましく、10~30が更に好ましい。各結合中のRは、水素原子又は置換基を示し、水素原子が好ましい。置換基としては特に制限されず、後述する置換基Zから選択され、アルキル基が好ましい。
 連鎖重合系ポリマーにおいて、官能基としてエステル結合(カルボキシ基を形成するエステル結合を除く)又はアミド結合を有する構成成分は、主鎖を構成する原子にエステル結合又はアミド結合が直接結合していない構成成分を意味し、例えば、上記(メタ)アクリル化合物(M1)に由来する構成成分を包含しない。
 逐次重合系ポリマーにおいて、エステル結合(-CO-O-)、アミド結合(-CO-NR-)、ウレタン結合(-NR-CO-O-)及びウレア結合(-NR-CO-NR-)は、ポリマーの化学構造を原料化合物に由来する構成成分で表す場合、それぞれ、-CO-基及び-O-基、-CO基及び-NR-基、-NR-CO-基及び-O-基、-NR-CO-基及び-NR-基に分割して表わされる。そのため、本発明においては、これら結合を有する構成成分としては、ポリマーの表記に関わらず、カルボン酸化合物由来の構成成分又はイソシアネート化合物由来の構成成分とし、ポリオール若しくはポリアミン化合物由来の構成成分を含めない。
 無水カルボン酸基としては、特に制限されないが、カルボン酸無水物から1つ以上の水素原子を除去してなる基(例えば下記式(2a)で表される基)、更には共重合可能な化合物としての重合性カルボン酸無水物が共重合してなる構成成分自体(例えば下記式(2b)で表される構成成分)を包含する。カルボン酸無水物から1つ以上の水素原子を除去してなる基としては、環状カルボン酸無水物から1つ以上の水素原子を除去してなる基が好ましい。環状カルボン酸無水物から導かれる無水カルボン酸基は、ヘテロ環基にも相当するが、本発明においては無水カルボン酸基に分類する。例えば、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水安息香酸等の非環状カルボン酸無水物、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水フマル酸、無水コハク酸等の環状カルボン酸無水物等が挙げられる。重合性カルボン酸無水物としては、特に制限されないが、分子内に不飽和結合を有するカルボン酸無水物が挙げられ、好ましくは重合性環状カルボン酸無水物である。具体的には、無水マレイン酸等が挙げられる。
 無水カルボン酸基の一例として、下記式(2a)で表される基又は式(2b)で表される構成成分が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。各式中、*は結合位置を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 官能基をポリマー鎖中に組み込む方法としては、特に制限されず、例えば、官能基群(a)から選択される官能基を有する化合物を共重合可能な化合物(官能基を有する重合性化合物)として用いる方法、上記官能基を有する(生じる)重合開始剤若しくは連鎖移動剤を用いる方法、高分子反応を利用する方法等が挙げられる。
 逐次重合系ポリマーが上記官能基を有する場合、この官能基は直接若しくは連結基を介して主鎖と結合していていてもよい。官能基と主鎖とを結合する連結基としては、特に制限されないが、後述する、炭素-炭素不飽和結合と上記官能基とを連結する連結基と同義である。官能基と主鎖とを結合する連結基として、特に好ましい連結基は、-CO-O-基又は-CO-N(R)-基(Rは上記の通りである。)とアルキレン基又はポリアルキレンオキシ鎖とを組み合わせてなる基である。
 上記官能基を有する構成成分は、上記官能基を有する限り特に制限されないが、例えば、上述の式(I-1)~式(I-6)のいずれかで表される構成成分に上記官能基を導入した構成成分、更には上述の(メタ)アクリル化合物(M1)若しくはその他の重合性化合物(M2)、上述の式(b-1)~式(b-3)のいずれかで表される構成成分に上記官能基を導入した構成成分等が挙げられる。
 上記官能基を有する構成成分を導く化合物としては、特に限定されないが、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル化合物(アルキルは好ましくは炭素数3以下である)に上記官能基を導入した化合物が挙げられる。
 連鎖重合系ポリマーが上記官能基を有する場合、ポリマーに官能基を導入可能な、上記官能基を有する化合物としては、特に制限されないが、例えば、炭素-炭素不飽和結合と上記官能基とそれぞれ少なくとも1つ有する化合物が挙げられる。例えば、炭素-炭素不飽和結合と上記官能基とが直接結合した化合物、炭素-炭素不飽和結合と上記官能基とが連結基を介して結合した化合物、更には、官能基自体が炭素-炭素不飽和結合を含む化合物(例えば上記重合性環状カルボン酸無水物)を包含する。また、上記官能基を有する化合物としては、連鎖重合系ポリマーの各構成成分に各種反応により官能基を導入可能な化合物(例えば、無水カルボン酸由来の構成成分、無水カルボン酸を付加させた構成成分、更には炭素-炭素不飽和結合を有する構成成分等と付加反応若しくは縮合反応等が可能な、アルコール、アミノ、メルカプト若しくはエポキシの各化合物(重合体を含む)、具体的には後に例示する化合物A-32~A-76、更には下記マクロモノマー等)を包含する。更に、上記官能基を有する化合物としては、炭素-炭素不飽和結合と、重合鎖に置換基として官能基を組み込んだマクロモノマーとが直接若しくは連結基を介して結合した化合物(例えば、後に例示する化合物A-31等)も包含する。官能基を有する化合物としては、好ましくは官能基自体が炭素-炭素不飽和結合を含む化合物であり、より好ましくは無水マレイン酸である。
 炭素-炭素不飽和結合としては、特に制限されず、例えば、ビニル基、(メタ)アクリロイル基が挙げられる。
 炭素-炭素不飽和結合と上記官能基とを連結する連結基としては、特に制限されないが、例えば、アルキレン基(炭素数は1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3が更に好ましい)、アルケニレン基(炭素数は2~6が好ましく、2~3がより好ましい)、アリーレン基(炭素数は6~24が好ましく、6~10がより好ましい)、酸素原子、硫黄原子、イミノ基(-NR-)、カルボニル基、リン酸連結基(-O-P(OH)(O)-O-)、ホスホン酸連結基(-P(OH)(O)-O-)、又はこれらの組み合わせに係る基等が挙げられる。アルキレン基と酸素原子とを組み合わせてポリアルキレンオキシ鎖を形成することもできる。連結基としては、アルキレン基、アリーレン基、カルボニル基、酸素原子、硫黄原子及びイミノ基を組み合わせてなる基が好ましく、アルキレン基、アリーレン基、カルボニル基、酸素原子及びイミノ基を組み合わせてなる基がより好ましく、-CO-O-基、-CO-N(R)-基(Rは水素原子、炭素数1~6のアルキル基若しくは炭素数6~10のアリール基を示す。)を含む基が更に好ましく、-CO-O-基又は-CO-N(R)-基とアルキレン基又はポリアルキレンオキシ鎖とを組み合わせてなる基が特に好ましい。上記連結基は官能基群(a)から選択される官能基以外の基を有していてもよい。連結基を構成する原子の数及び連結原子数は後述する通りである。ただし、連結基を構成するポリアルキレンオキシ鎖については、上記の限りではない。上記官能基以外の基としては、後記置換基Zが挙げられ、例えば、アルキル基又はハロゲン原子等が挙げられる。
 本発明において、連結基を構成する原子の数は、1~36であることが好ましく、1~24であることがより好ましく、1~12であることが更に好ましく、1~6であることが特に好ましい。連結基の連結原子数は10以下であることが好ましく、8以下であることがより好ましい。下限としては、1以上である。上記連結原子数とは所定の構造部間を結ぶ最少の原子数をいう。例えば、-CH-C(=O)-O-の場合、連結基を構成する原子の数は6となるが、連結原子数は3となる。
 1の構成成分が有する官能基は1種でも2種以上でもよく、2種以上有する場合は、互いに結合していてもいなくてもよい。
 官能基を有する化合物及び官能基を導入可能な化合物の具体例を以下に示すが、これらに限定されない。A-31及びA-35において、RS1は炭素数1~10のアルキレン基を示し、RS2は炭素数1~10のアルキル基を示し、nは1~100の整数である。A-69において、nBuはノルマルブチル基を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 上記官能基を有する構成成分の、ポリマー中の含有量は、ポリマーバインダーの無機固体電解質に対する吸着率を満たす限り特に制限されない。
 逐次重合系ポリマーにおいては、例えば、0モル%でもよく、0.01~50モル%であることが好ましく、1~50モル%であることがより好ましく、5~50モル%であることが更に好ましい。連鎖重合系ポリマーにおいては、例えば、0.01~70モル%であることが好ましく、5~50モル%であることがより好ましく、20~50モル%であることが更に好ましい。
 特に、ポリマーバインダー(B)を形成するポリマーにおける、上記官能基を有する構成成分の含有量の下限値は、上記に関わらず、1モル%以上が好ましく、5モル%以上がより好ましい。一方、ポリマーバインダー(B)を形成するポリマーにおける、上記官能基を有する構成成分の含有量の上限値は、上記に関わらず、0.5モル%以下が好ましく、0.1モル%以下がより好ましい。
 - 置換基Z -
 アルキル基(好ましくは炭素数1~20のアルキル基、例えばメチル、エチル、イソプロピル、t-ブチル、ペンチル、ヘプチル、1-エチルペンチル、ベンジル、2-エトキシエチル、1-カルボキシメチル等)、アルケニル基(好ましくは炭素数2~20のアルケニル基、例えば、ビニル、アリル、オレイル等)、アルキニル基(好ましくは炭素数2~20のアルキニル基、例えば、エチニル、ブタジイニル、フェニルエチニル等)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20のシクロアルキル基、例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、4-メチルシクロヘキシル等、本明細書においてアルキル基というときには通常シクロアルキル基を含む意味であるが、ここでは別記する。)、アリール基(好ましくは炭素数6~26のアリール基、例えば、フェニル、1-ナフチル、4-メトキシフェニル、2-クロロフェニル、3-メチルフェニル等)、アラルキル基(好ましくは炭素数7~23のアラルキル基、例えば、ベンジル、フェネチル等)、ヘテロ環基(好ましくは炭素数2~20のヘテロ環基で、より好ましくは、少なくとも1つの酸素原子、硫黄原子、窒素原子を有する5又は6員環のヘテロ環基である。ヘテロ環基には芳香族ヘテロ環基及び脂肪族ヘテロ環基を含む。例えば、テトラヒドロピラン環基、テトラヒドロフラン環基、2-ピリジル、4-ピリジル、2-イミダゾリル、2-ベンゾイミダゾリル、2-チアゾリル、2-オキサゾリル、ピロリドン基等)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~20のアルコキシ基、例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロピルオキシ、ベンジルオキシ等)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6~26のアリールオキシ基、例えば、フェノキシ、1-ナフチルオキシ、3-メチルフェノキシ、4-メトキシフェノキシ等、本明細書においてアリールオキシ基というときにはアリーロイルオキシ基を含む意味である。)、ヘテロ環オキシ基(上記ヘテロ環基に-O-基が結合した基)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~20のアルコキシカルボニル基、例えば、エトキシカルボニル、2-エチルヘキシルオキシカルボニル、ドデシルオキシカルボニル等)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数6~26のアリールオキシカルボニル基、例えば、フェノキシカルボニル、1-ナフチルオキシカルボニル、3-メチルフェノキシカルボニル、4-メトキシフェノキシカルボニル等)、ヘテロ環オキシカルボニル基(上記ヘテロ環基に-O-CO-基が結合した基)、アミノ基(好ましくは炭素数0~20のアミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基を含み、例えば、アミノ(-NH)、N,N-ジメチルアミノ、N,N-ジエチルアミノ、N-エチルアミノ、アニリノ等)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0~20のスルファモイル基、例えば、N,N-ジメチルスルファモイル、N-フェニルスルファモイル等)、アシル基(アルキルカルボニル基、アルケニルカルボニル基、アルキニルカルボニル基、アリールカルボニル基、ヘテロ環カルボニル基を含み、好ましくは炭素数1~20のアシル基、例えば、アセチル、プロピオニル、ブチリル、オクタノイル、ヘキサデカノイル、アクリロイル、メタクリロイル、クロトノイル、ベンゾイル、ナフトイル、ニコチノイル等)、アシルオキシ基(アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、ヘテロ環カルボニルオキシ基を含み、好ましくは炭素数1~20のアシルオキシ基、例えば、アセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ、オクタノイルオキシ、ヘキサデカノイルオキシ、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシ、クロトノイルオキシ、ベンゾイルオキシ、ナフトイルオキシ、ニコチノイルオキシ等)、アリーロイルオキシ基(好ましくは炭素数7~23のアリーロイルオキシ基、例えば、ベンゾイルオキシ等)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1~20のカルバモイル基、例えば、N,N-ジメチルカルバモイル、N-フェニルカルバモイル等)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数1~20のアシルアミノ基、例えば、アセチルアミノ、ベンゾイルアミノ等)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1~20のアルキルチオ基、例えば、メチルチオ、エチルチオ、イソプロピルチオ、ベンジルチオ等)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6~26のアリールチオ基、例えば、フェニルチオ、1-ナフチルチオ、3-メチルフェニルチオ、4-メトキシフェニルチオ等)、ヘテロ環チオ基(上記ヘテロ環基に-S-基が結合した基)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1~20のアルキルスルホニル基、例えば、メチルスルホニル、エチルスルホニル等)、アリールスルホニル基(好ましくは炭素数6~22のアリールスルホニル基、例えば、ベンゼンスルホニル等)、アルキルシリル基(好ましくは炭素数1~20のアルキルシリル基、例えば、モノメチルシリル、ジメチルシリル、トリメチルシリル、トリエチルシリル等)、アリールシリル基(好ましくは炭素数6~42のアリールシリル基、例えば、トリフェニルシリル等)、アルコキシシリル基(好ましくは炭素数1~20のアルコキシシリル基、例えば、モノメトキシシリル、ジメトキシシリル、トリメトキシシリル、トリエトキシシリル等)、アリールオキシシリル基(好ましくは炭素数6~42のアリールオキシシリル基、例えば、トリフェニルオキシシリル等)、ホスホリル基(好ましくは炭素数0~20のリン酸基、例えば、-OP(=O)(R)、ホスホニル基(好ましくは炭素数0~20のホスホニル基、例えば、-P(=O)(R)、ホスフィニル基(好ましくは炭素数0~20のホスフィニル基、例えば、-P(R)、ホスホン酸基(好ましくは炭素数0~20のホスホン酸基、例えば、-PO(OR)、スルホ基(スルホン酸基)、カルボキシ基、ヒドロキシ基、スルファニル基、シアノ基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)が挙げられる。Rは、水素原子又は置換基(好ましくは置換基Zから選択される基)である。
 また、これらの置換基Zで挙げた各基は、上記置換基Zが更に置換していてもよい。
 上記アルキル基、アルキレン基、アルケニル基、アルケニレン基、アルキニル基及び/又はアルキニレン基等は、環状でも鎖状でもよく、また直鎖でも分岐していてもよい。
 ポリマーバインダーを形成する各ポリマーの重合方法は、特に制限されず、ポリマーの種類に応じて、公知の方法を選択し、適宜に条件を設定することができる。
 ポリマーバインダーを形成するポリマーについて、その具体例を以下及び実施例に示すが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
(ポリマーバインダー又はポリマーバインダーを形成するポリマーの物性若しくは特性)
 ポリマーバインダーの水分濃度は、100ppm(質量基準)以下が好ましい。また、このポリマーバインダーは、ポリマーを晶析させて乾燥させてもよく、ポリマーバインダー分散液をそのまま用いてもよい。
 ポリマーバインダーを形成するポリマーは、非晶質であることが好ましい。本発明において、ポリマーが「非晶質」であるとは、典型的には、ガラス転移温度で測定したときに結晶融解に起因する吸熱ピークが見られないことをいう。
 ポリマーバインダーを形成するポリマーは、非架橋ポリマーであっても架橋ポリマーであってもよい。また、加熱又は電圧の印加によってポリマーの架橋が進行した場合には、上記分子量より大きな分子量となっていてもよい。好ましくは、全固体二次電池の使用開始時にポリマーが後述する範囲の質量平均分子量であることである。
 ポリマーバインダーを形成するポリマーの質量平均分子量は、特に制限されない。例えば、15,000以上が好ましく、30,000以上がより好ましく、50,000以上が更に好ましい。上限としては、5,000,000以下が実質的であるが、4,000,000以下が好ましく、3,000,000以下がより好ましい。
-分子量の測定-
 本発明において、ポリマー、重合鎖の分子量については、特に断らない限り、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって標準ポリスチレン換算の質量平均分子量又は数平均分子量をいう。その測定法としては、基本として下記条件1又は条件2(優先)の方法により測定した値とする。ただし、ポリマー等の種類によっては適宜適切な溶離液を選定して用いればよい。
(条件1)
  カラム:TOSOH TSKgel Super AWM-H(商品名、東ソー社製)を2本つなげる
  キャリア:10mMLiBr/N-メチルピロリドン
  測定温度:40℃
  キャリア流量:1.0ml/min
  試料濃度:0.1質量%
  検出器:RI(屈折率)検出器
(条件2)
  カラム:TOSOH TSKgel Super HZM-H、TOSOH TSKgel Super HZ4000、TOSOH TSKgel Super HZ2000(いずれも商品名、東ソー社製)をつないだカラムを用いる。
  キャリア:テトラヒドロフラン
  測定温度:40℃
  キャリア流量:1.0ml/min
  試料濃度:0.1質量%
  検出器:RI(屈折率)検出器
 ポリマーバインダーが粒子状である場合、その形状は、特に制限されず、偏平状、無定形等であってもよいが、球状若しくは顆粒状が好ましい。その平均粒径は、特に制限されないが、0.1nm以上であることが好ましく、1nm以上であることがより好ましく、5nm以上であることが更に好ましく、10nm以上であることが特に好ましく、50nm以上であることが最も好ましい。上限値としては、5.0μm以下であることが好ましく、1μm以下であることがより好ましく、700nm以下であることが更に好ましく、500nm以下であることが特に好ましい。
 ポリマーバインダーの平均粒径は、上記無機固体電解質の平均粒径(D50)と同様にして測定できる。
 なお、全固体二次電池の構成層におけるポリマーバインダーの平均粒径は、例えば、電池を分解してポリマーバインダーを含有する構成層を剥がした後、その構成層について測定を行い、予め測定していたポリマーバインダー以外の粒子の粒径の測定値を排除することにより、測定することができる。なお、回収したポリマーバインダーからポリマーバインダー(B)及び(B)を分別する方法は、通常の分離方法を適用でき、例えば、溶媒に対する溶解度差を利用した方法が挙げられる。
 ポリマーバインダーの平均粒径は、例えば、分散媒の種類、ポリマー中の構成成分の含有量等により、調整できる。
<分散媒>
 本発明の無機固体電解質含有組成物は、上記の各成分を分散させる分散媒を含有することが好ましい。
 分散媒としては、使用環境において液状を示す有機化合物であればよく、例えば、各種有機溶媒が挙げられ、具体的には、アルコール化合物、エーテル化合物、アミド化合物、アミン化合物、ケトン化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物、ニトリル化合物、エステル化合物等が挙げられる。
 分散媒としては、非極性分散媒(疎水性の分散媒)でも極性分散媒(親水性の分散媒)でもよいが、優れた分散性を発現できる点で、非極性分散媒が好ましい。非極性分散媒とは、一般に水に対する親和性が低い性質をいうが、本発明においては、例えば、エステル化合物、ケトン化合物、エーテル化合物、香族化合物、脂肪族化合物等が挙げられる。
 アルコール化合物としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、1-プロピルアルコール、2-プロピルアルコール、2-ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、1,6-ヘキサンジオール、シクロヘキサンジオール、ソルビトール、キシリトール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオールが挙げられる。
 エーテル化合物としては、例えば、アルキレングリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール等)、アルキレングリコールモノアルキルエーテル(エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等)、アルキレングリコールジアルキルエーテル(エチレングリコールジメチルエーテル等)、ジアルキルエーテル(ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル等)、環状エーテル(テトラヒドロフラン、ジオキサン(1,2-、1,3-及び1,4-の各異性体を含む)等)が挙げられる。
 アミド化合物としては、例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、2-ピロリジノン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、ε-カプロラクタム、ホルムアミド、N-メチルホルムアミド、アセトアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルプロパンアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミドなどが挙げられる。
 アミン化合物としては、例えば、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、トリブチルアミンなどが挙げられる。
 ケトン化合物としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン(MIBK)、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、ジプロピルケトン、ジブチルケトン、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン(DIBK)、イソブチルプロピルケトン、sec-ブチルプロピルケトン、ペンチルプロピルケトン、ブチルプロピルケトンなどが挙げられる。
 芳香族化合物としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等が挙げられる。
 脂肪族化合物としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、デカリン、パラフィン、ガソリン、ナフサ、灯油、軽油等が挙げられる。
 ニトリル化合物としては、例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル、イソブチロニトリルなどが挙げられる。
 エステル化合物としては、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、酪酸プロピル、酪酸イソプロピル、酪酸ブチル、酪酸イソブチル、ペンタン酸ブチル、イソ酪酸エチル、イソ酪酸プロピル、イソ酪酸イソプロピル、イソ酪酸イソブチル、ピバル酸プロピル、ピバル酸イソプロピル、ピバル酸ブチル、ピバル酸イソブチルなどが挙げられる。
 本発明においては、中でも、エーテル化合物、ケトン化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物、エステル化合物が好ましく、エステル化合物、ケトン化合物又はエーテル化合物がより好ましい。
 分散媒を構成する化合物の炭素数は特に制限されず、2~30が好ましく、4~20がより好ましく、6~15が更に好ましく、7~12が特に好ましい。
 分散媒は常圧(1気圧)での沸点が50℃以上であることが好ましく、70℃以上であることがより好ましい。上限は250℃以下であることが好ましく、220℃以下であることが更に好ましい。
 本発明の無機固体電解質含有組成物は、分散媒を少なくとも1種含有していればよく、2種以上含有してもよい。
 本発明において、無機固体電解質含有組成物中の、分散媒の含有量は、特に制限されず適宜に設定することができる。例えば、無機固体電解質含有組成物中、10~90質量%が好ましく、20~80質量%がより好ましい。
<活物質>
 本発明の無機固体電解質含有組成物には、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンの挿入放出が可能な活物質を含有することもできる。活物質としては、以下に説明するが、正極活物質及び負極活物質が挙げられる。
 本発明において、活物質(正極活物質又は負極活物質)を含有する無機固体電解質含有組成物を電極用組成物(正極用組成物又は負極用組成物)ということがある。
(正極活物質)
 正極活物質は、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンの挿入放出が可能な活物質であり、可逆的にリチウムイオンを挿入及び放出できるものが好ましい。その材料は、上記特性を有するものであれば、特に制限はなく電池を分解して、遷移金属酸化物、又は、有機物、硫黄などのLiと複合化できる元素などでもよい。
 中でも、正極活物質としては、遷移金属酸化物を用いることが好ましく、遷移金属元素M(Co、Ni、Fe、Mn、Cu及びVから選択される1種以上の元素)を有する遷移金属酸化物がより好ましい。また、この遷移金属酸化物に元素M(リチウム以外の金属周期律表の第1(Ia)族の元素、第2(IIa)族の元素、Al、Ga、In、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Si、P及びBなどの元素)を混合してもよい。混合量としては、遷移金属元素Mの量(100モル%)に対して0~30モル%が好ましい。Li/Mのモル比が0.3~2.2になるように混合して合成されたものが、より好ましい。
 遷移金属酸化物の具体例としては、(MA)層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物、(MB)スピネル型構造を有する遷移金属酸化物、(MC)リチウム含有遷移金属リン酸化合物、(MD)リチウム含有遷移金属ハロゲン化リン酸化合物及び(ME)リチウム含有遷移金属ケイ酸化合物等が挙げられる。
 (MA)層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物の具体例として、LiCoO(コバルト酸リチウム[LCO])、LiNi(ニッケル酸リチウム)、LiNi0.85Co0.10Al0.05(ニッケルコバルトアルミニウム酸リチウム[NCA])、LiNi1/3Co1/3Mn1/3(ニッケルマンガンコバルト酸リチウム[NMC])及びLiNi0.5Mn0.5(マンガンニッケル酸リチウム)が挙げられる。
 (MB)スピネル型構造を有する遷移金属酸化物の具体例として、LiMn(LMO)、LiCoMnO、LiFeMn、LiCuMn、LiCrMn及びLiNiMnが挙げられる。
 (MC)リチウム含有遷移金属リン酸化合物としては、例えば、LiFePO及びLiFe(PO等のオリビン型リン酸鉄塩、LiFeP等のピロリン酸鉄類、LiCoPO等のリン酸コバルト類並びにLi(PO(リン酸バナジウムリチウム)等の単斜晶ナシコン型リン酸バナジウム塩が挙げられる。
 (MD)リチウム含有遷移金属ハロゲン化リン酸化合物としては、例えば、LiFePOF等のフッ化リン酸鉄塩、LiMnPOF等のフッ化リン酸マンガン塩及びLiCoPOF等のフッ化リン酸コバルト類が挙げられる。
 (ME)リチウム含有遷移金属ケイ酸化合物としては、例えば、LiFeSiO、LiMnSiO、LiCoSiO等が挙げられる。
 本発明では、(MA)層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物が好ましく、LCO又はNMCがより好ましい。
 正極活物質の形状は特に制限されないが粒子状が好ましい。正極活物質の平均粒径は特に制限されないが、無機固体電解質(SE)の平均粒径よりも小さいことが好ましい。例えば、0.1~50μmとすることができる。正極活物質粒子の平均粒径は、上記無機固体電解質の平均粒径と同様にして測定できる。正極活物質を所定の粒径にするには、通常の粉砕機又は分級機が用いられる。例えば、乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、衛星ボールミル、遊星ボールミル、旋回気流型ジェットミル又は篩などが好適に用いられる。粉砕時には水又はメタノール等の分散媒を共存させた湿式粉砕も行うことができる。所望の粒径とするためには分級を行うことが好ましい。分級は、特に限定はなく、篩、風力分級機などを用いて行うことができる。分級は乾式及び湿式ともに用いることができる。
 焼成法によって得られた正極活物質は、水、酸性水溶液、アルカリ性水溶液、有機溶剤にて洗浄した後使用してもよい。
 正極活物質は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 正極活物質層を形成する場合、正極活物質層の単位面積(cm)当たりの正極活物質の質量(mg)(目付量)は特に制限されるものではない。設計された電池容量に応じて、適宜に決めることができ、例えば、1~100mg/cmとすることができる。
 正極活物質の、無機固体電解質含有組成物中における含有量は特に制限されず、固形分100質量%において、10~97質量%が好ましく、30~95質量%がより好ましく、40~93質量が更に好ましく、50~90質量%が特に好ましい。
(負極活物質)
 負極活物質は、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンの挿入放出が可能な活物質であり、可逆的にリチウムイオンを挿入及び放出できるものが好ましい。その材料は、上記特性を有するものであれば、特に制限はなく、炭素質材料、金属酸化物、金属複合酸化物、リチウム単体、リチウム合金、リチウムと合金形成可能(合金化可能)な負極活物質等が挙げられる。中でも、炭素質材料、金属複合酸化物又はリチウム単体が信頼性の点から好ましく用いられる。全固体二次電池の大容量化が可能となる点では、リチウムと合金化可能な活物質が好ましい。本発明の固体電解質組成物で形成した構成層は固体粒子同士が強固に結着しているため、負極活物質としてリチウムと合金形成可能な負極活物質を用いることができる。これにより、全固体二次電池の大容量化と電池の長寿命化とが可能となる。
 負極活物質として用いられる炭素質材料とは、実質的に炭素からなる材料である。例えば、石油ピッチ、アセチレンブラック(AB)等のカーボンブラック、黒鉛(天然黒鉛、気相成長黒鉛等の人造黒鉛等)、及びPAN(ポリアクリロニトリル)系の樹脂若しくはフルフリルアルコール樹脂等の各種の合成樹脂を焼成した炭素質材料を挙げることができる。更に、PAN系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、脱水PVA(ポリビニルアルコール)系炭素繊維、リグニン炭素繊維、ガラス状炭素繊維及び活性炭素繊維等の各種炭素繊維類、メソフェーズ微小球体、グラファイトウィスカー並びに平板状の黒鉛等を挙げることもできる。
 これらの炭素質材料は、黒鉛化の程度により難黒鉛化炭素質材料(ハードカーボンともいう。)と黒鉛系炭素質材料に分けることもできる。また炭素質材料は、特開昭62-22066号公報、特開平2-6856号公報、同3-45473号公報に記載される面間隔又は密度、結晶子の大きさを有することが好ましい。炭素質材料は、単一の材料である必要はなく、特開平5-90844号公報記載の天然黒鉛と人造黒鉛の混合物、特開平6-4516号公報記載の被覆層を有する黒鉛等を用いることもできる。
 炭素質材料としては、ハードカーボン又は黒鉛が好ましく用いられ、黒鉛がより好ましく用いられる。
 負極活物質として適用される金属若しくは半金属元素の酸化物としては、リチウムを吸蔵及び放出可能な酸化物であれば特に制限されず、金属元素の酸化物(金属酸化物)、金属元素の複合酸化物若しくは金属元素と半金属元素との複合酸化物(纏めて金属複合酸化物という。)、半金属元素の酸化物(半金属酸化物)が挙げられる。これらの酸化物としては、非晶質酸化物が好ましく、更に金属元素と周期律表第16族の元素との反応生成物であるカルコゲナイドも好ましく挙げられる。本発明において、半金属元素とは、金属元素と非半金属元素との中間の性質を示す元素をいい、通常、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン及びテルルの6元素を含み、更にはセレン、ポロニウム及びアスタチンの3元素を含む。また、非晶質とは、CuKα線を用いたX線回折法で、2θ値で20°~40°の領域に頂点を有するブロードな散乱帯を有するものを意味し、結晶性の回折線を有してもよい。2θ値で40°~70°に見られる結晶性の回折線の内最も強い強度が、2θ値で20°~40°に見られるブロードな散乱帯の頂点の回折線強度の100倍以下であるのが好ましく、5倍以下であるのがより好ましく、結晶性の回折線を有さないことが特に好ましい。
 上記非晶質酸化物及びカルコゲナイドからなる化合物群の中でも、半金属元素の非晶質酸化物又は上記カルコゲナイドがより好ましく、周期律表第13(IIIB)族~15(VB)族の元素(例えば、Al、Ga、Si、Sn、Ge、Pb、Sb及びBi)から選択される1種単独若しくはそれらの2種以上の組み合わせからなる(複合)酸化物、又はカルコゲナイドが特に好ましい。好ましい非晶質酸化物及びカルコゲナイドの具体例としては、例えば、Ga、GeO、PbO、PbO、Pb、Pb、Pb、Sb、Sb、SbBi、SbSi、Sb、Bi、Bi、GeS、PbS、PbS、Sb又はSbが好ましく挙げられる。
 Sn、Si、Geを中心とする非晶質酸化物に併せて用いることができる負極活物質としては、リチウムイオン又はリチウム金属を吸蔵及び/又は放出できる炭素質材料、リチウム単体、リチウム合金、リチウムと合金化可能な負極活物質が好適に挙げられる。
 金属若しくは半金属元素の酸化物、とりわけ金属(複合)酸化物及び上記カルコゲナイドは、構成成分として、チタン及びリチウムの少なくとも一方を含有していることが、高電流密度充放電特性の観点で好ましい。リチウムを含有する金属複合酸化物(リチウム複合金属酸化物)としては、例えば、酸化リチウムと上記金属(複合)酸化物若しくは上記カルコゲナイドとの複合酸化物、より具体的には、LiSnOが挙げられる。
 負極活物質、例えば金属酸化物は、チタン元素を含有すること(チタン酸化物)も好ましく挙げられる。具体的には、LiTi12(チタン酸リチウム[LTO])がリチウムイオンの吸蔵放出時の体積変動が小さいことから急速充放電特性に優れ、電極の劣化が抑制されリチウムイオン二次電池の寿命向上が可能となる点で好ましい。
 負極活物質としてのリチウム合金としては、二次電池の負極活物質として通常用いられる合金であれば特に制限されず、例えば、リチウムアルミニウム合金が挙げられる。
 リチウムと合金形成可能な負極活物質は、二次電池の負極活物質として通常用いられるものであれば特に制限されない。このような活物質は、全固体二次電池の充放電による膨張収縮が大きく、充放電特性の低下を加速させる。しかし、本発明の無機固体電解質含有組成物は上述の硫化物系無機固体電解質(SE)及びポリマーバインダー(B)を含有するため、リチウムと合金形成可能な負極活物質を含有していても、充放電特性の低下を抑制できる。このような活物質として、ケイ素元素若しくはスズ元素を有する(負極)活物質(合金等)、Al及びIn等の各金属が挙げられ、より高い電池容量を可能とするケイ素元素を有する負極活物質(ケイ素元素含有活物質)が好ましく、ケイ素元素の含有量が全構成元素の50モル%以上のケイ素元素含有活物質がより好ましい。
 一般的に、これらの負極活物質を含有する負極(例えば、ケイ素元素含有活物質を含有するSi負極、スズ元素を有する活物質を含有するSn負極等)は、炭素負極(黒鉛及びアセチレンブラックなど)に比べて、より多くのLiイオンを吸蔵できる。すなわち、単位質量あたりのLiイオンの吸蔵量が増加する。そのため、電池容量(エネルギー密度)を大きくすることができる。その結果、バッテリー駆動時間を長くすることができるという利点がある。
 ケイ素元素含有活物質としては、例えば、Si、SiOx(0<x≦1)等のケイ素材料、更には、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、ニッケル、銅、ランタン等を含むケイ素含有合金(例えば、LaSi、VSi、La-Si、Gd-Si、Ni-Si)、又は組織化した活物質(例えば、LaSi/Si)、他にも、SnSiO、SnSiS等のケイ素元素及びスズ元素を含有する活物質等が挙げられる。なお、SiOxは、それ自体を負極活物質(半金属酸化物)として用いることができ、また、全固体二次電池の稼働によりSiを生成するため、リチウムと合金化可能な負極活物質(その前駆体物質)として用いることができる。
 スズ元素を有する負極活物質としては、例えば、Sn、SnO、SnO、SnS、SnS、更には上記ケイ素元素及びスズ元素を含有する活物質等が挙げられる。また、酸化リチウムとの複合酸化物、例えば、LiSnOを挙げることもできる。
 本発明においては、上述の負極活物質を特に制限されることなく用いることができるが、電池容量を向上させつつも充放電特性の低下を防止できる点で、負極活物質として、リチウムと合金化可能な負極活物質が好ましい態様であり、中でも、上記ケイ素材料又はケイ素含有合金(ケイ素元素を含有する合金)がより好ましく、ケイ素(Si)又はケイ素含有合金を含むことが更に好ましい。
 上記焼成法により得られた化合物の化学式は、測定方法として誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法、簡便法として、焼成前後の粉体の質量差から算出できる。
 負極活物質の形状は特に制限されないが粒子状が好ましい。負極活物質の平均粒径は、特に制限されないが、無機固体電解質(SE)の平均粒径よりも小さいことが好ましく、例えば0.1~60μmがより好ましい。負極活物質粒子の平均粒径は、上記無機固体電解質の平均粒径と同様にして測定できる。所定の粒径にするには、正極活物質と同様に、通常の粉砕機若しくは分級機が用いられる。
 上記負極活物質は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 負極活物質層を形成する場合、負極活物質層の単位面積(cm)当たりの負極活物質の質量(mg)(目付量)は特に制限されるものではない。設計された電池容量に応じて、適宜に決めることができ、例えば、1~100mg/cmとすることができる。
 負極活物質の、無機固体電解質含有組成物中における含有量は特に制限されず、固形分100質量%において、10~90質量%であることが好ましく、20~85質量%がより好ましく、30~80質量%であることがより好ましく、40~75質量%であることが更に好ましい。
 本発明において、負極活物質層を二次電池の充電により形成する場合、上記負極活物質に代えて、全固体二次電池内に発生する周期律表第一族若しくは第二族に属する金属のイオンを用いることができる。このイオンを電子と結合させて金属として析出させることで、負極活物質層を形成できる。
(活物質の被覆)
 正極活物質及び負極活物質の表面は別の金属酸化物で表面被覆されていてもよい。表面被覆剤としてはTi、Nb、Ta、W、Zr、Al、Si又はLiを含有する金属酸化物等が挙げられる。具体的には、チタン酸スピネル、タンタル系酸化物、ニオブ系酸化物、ニオブ酸リチウム系化合物等が挙げられ、具体的には、LiTi12、LiTi、LiTaO、LiNbO、LiAlO、LiZrO、LiWO、LiTiO、Li、LiPO、LiMoO、LiBO、LiBO、LiCO、LiSiO、SiO、TiO、ZrO、Al、B等が挙げられる。
 また、正極活物質又は負極活物質を含む電極表面は硫黄又はリンで表面処理されていてもよい。
 更に、正極活物質又は負極活物質の粒子表面は、上記表面被覆の前後において活性光線又は活性気体(プラズマ等)により表面処理を施されていてもよい。
<導電助剤>
 本発明の無機固体電解質含有組成物は、導電助剤を含有していることが好ましく、例えば、負極活物質としてのケイ素原子含有活物質は導電助剤と併用されることが好ましい。
 導電助剤としては、特に制限はなく、一般的な導電助剤として知られているものを用いることができる。例えば、電子伝導性材料である、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラックなどのカーボンブラック類、ニードルコークスなどの無定形炭素、気相成長炭素繊維若しくはカーボンナノチューブなどの炭素繊維類、グラフェン若しくはフラーレンなどの炭素質材料であってもよいし、銅、ニッケルなどの金属粉、金属繊維でもよく、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリフェニレン誘導体などの導電性高分子を用いてもよい。
 本発明において、活物質と導電助剤とを併用する場合、上記の導電助剤のうち、電池を充放電した際に周期律表第一族若しくは第二族に属する金属のイオン(好ましくはLiイオン)の挿入と放出が起きず、活物質として機能しないものを導電助剤とする。したがって、導電助剤の中でも、電池を充放電した際に活物質層中において活物質として機能しうるものは、導電助剤ではなく活物質に分類する。電池を充放電した際に活物質として機能するか否かは、一義的ではなく、活物質との組み合わせにより決定される。
 導電助剤は、1種を含有していてもよいし、2種以上を含有していてもよい。
 導電助剤の形状は、特に制限されないが、粒子状が好ましい。導電助剤の平均粒径は特に制限されないが、例えば0.001~0.1μmとすることができる。導電助剤の平均粒径は上記無機固体電解質の平均粒径と同様にして測定できる。
 本発明の無機固体電解質含有組成物が導電助剤を含む場合、無機固体電解質含有組成物中の導電助剤の含有量は、固形分100質量%中、0~10質量%が好ましい。
<リチウム塩>
 本発明の無機固体電解質含有組成物は、リチウム塩(支持電解質)を含有することも好ましい。
 リチウム塩としては、通常この種の製品に用いられるリチウム塩が好ましく、特に制限はなく、例えば、特開2015-088486の段落0082~0085記載のリチウム塩が好ましい。
 本発明の無機固体電解質含有組成物がリチウム塩を含む場合、リチウム塩の含有量は、固体電解質100質量部に対して、0.1質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましい。上限としては、50質量部以下が好ましく、20質量部以下がより好ましい。
<硫化物系無機固体電解質以外の無機固体電解質>
 本発明の無機固体電解質含有組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、上述の硫化物系無機固体電解質以外の無機固体電解質、例えば、酸化物系無機固体電解質、ハロゲン化物系無機固体電解質、水素化物系無機固体電解質等を含有していてもよい。
<分散剤>
 本発明の無機固体電解質含有組成物は、上述のポリマーバインダーが分散剤としても機能するため、このポリマーバインダー以外の分散剤を含有していなくてもよいが、分散剤を含有してもよい。分散剤としては、全固体二次電池に通常使用されるものを適宜選定して用いることができる。一般的には粒子吸着と立体反発及び/又は静電反発を意図した化合物が好適に使用される。
<他の添加剤>
 本発明の無機固体電解質含有組成物は、上記各成分以外の他の成分として、適宜に、イオン液体、増粘剤、架橋剤(ラジカル重合、縮合重合又は開環重合により架橋反応するもの等)、重合開始剤(酸又はラジカルを熱又は光によって発生させるものなど)、消泡剤、レベリング剤、脱水剤、酸化防止剤等を含有することができる。イオン液体は、イオン伝導度をより向上させるため含有されるものであり、公知のものを特に制限されることなく用いることができる。また、上述のバインダーに含まれるポリマー以外のポリマー、通常用いられる結着剤等を含有していてもよい。
(無機固体電解質含有組成物の調製)
 本発明の無機固体電解質含有組成物は、無機固体電解質、ポリマーバインダー、分散媒、用途に応じて活物質、導電助剤、更には適宜に、リチウム塩、任意の他の成分を、例えば通常用いる各種の混合機で混合することにより、混合物として、好ましくはスラリーとして、調製することができる。
 混合する環境は、特に制限されないが、例えば、乾燥空気下又は不活性ガス下等が挙げられる。
 混合方法は、特に制限されず、上記成分を一括して混合しても、順次混合してもよい。本発明において、一括して混合するとは、混合すべき全成分の共存下で混合することを意味する。上記成分を一括して混合する場合の混合方法及び混合条件は、特に制限されず、後述する予備混合で説明する混合方法及び混合条件を適用できる。電極用組成物を調製する場合には、通常、硫化物系無機固体電解質及びポリマーバインダーを混合後に活物質、導電助剤を混合する。
 本発明においては、硫化物系無機固体電解質(SE)及びポリマーバインダー(B)との混合に先立って、無機固体電解質(SE)とポリマーバインダー(B)とを予め混合(予備混合)する方法が好ましい。
 無機固体電解質(SE)とポリマーバインダー(B)とを予め混合(予備混合)する方法(特定の混合順)は、ポリマーバインダー(B)及び無機固体電解質(SE)の非存在下における、無機固体電解質(SE)とポリマーバインダー(B)の混合する方法ということもできる。ここで、非存在下とは、本発明の効果を損なわない範囲で、ポリマーバインダー(B)及び無機固体電解質(SE)の一方が存在している態様を包含する。この予備混合により、無機固体電解質含有組成物中において、ポリマーバインダー(B)を無機固体電解質(SE)に優先的かつ選択的に吸着させることができる。こうして、無機固体電解質(SE)にポリマーバインダー(B)が吸着した予備混合物を形成できる。予備混合は分散媒中で行うことが好ましい。
 予備混合する方法においては、後述するように、その他の成分の混合順、混合方法は特に限定されない。
 予備混合において、無機固体電解質(SE)とポリマーバインダー(B)の混合方法及び混合順は特に限定されない。混合方法等にもよるが、分散媒の存在下(分散媒中)で無機固体電解質(SE)とポリマーバインダー(B)とを混合することが好ましい。
 予備混合における混合方法は、特に制限されず、各種の混合機を用いて上記成分を混合する方法が挙げられる。用いうる混合機としては、特に限定されないが、例えば、ボールミル、ビーズミル、プラネタリミキサー、ブレードミキサー、ロールミル、ニーダー及びディスクミルが挙げられる。混合条件は、特に制限されず、例えば、混合温度10~60℃、混合時間1分~5時間、回転数10~700rpm(rotation per minute)に設定することができる。混合機としてボールミルを用いる場合、上記混合温度において、回転数は100~700rpm、混合時間は1分~24時間(好ましくは5~60分)に設定することが好ましい。
 各成分の使用量は、目的とする無機固体電解質含有組成物における各成分の含有量を満たすように適宜に設定される。例えば、後述する本混合に用いる予備混合物の使用量に応じて決定することができる。具体的には、予備混合物の一部を本混合に用いる場合、目的とする無機固体電解質含有組成物における無機固体電解質(SE)とポリマーバインダー(B)の含有量の比を満たす範囲で適宜に設定し、予備混合物の全量を本混合に用いる場合、各成分の含有量を満たす範囲で適宜に設定することができる。無機固体電解質(SE)及びポリマーバインダー(B)の含有量及びその比は、上述の、無機固体電解質含有組成物中の各成分の固形分100質量%中の含有量及びその比と同じ範囲に設定されることもできる。
 分散媒の使用量は、特に制限されず、適宜に設定される。上述の無機固体電解質含有組成物中の分散媒の含有量と同一でも異なってもよいが、上述の無機固体電解質含有組成物中の分散媒の含有量を満たす範囲に設定することが好ましく、無機固体電解質含有組成物中の含有量無機固体電解質含有組成物の調製に用いる分散媒の総量が無機固体電解質含有組成物中の含有量と同じ範囲に設定されることがより好ましい。予備混合での分散媒の使用量は、例えば、予備混合で混合する固形分100質量部に対して、10~300質量部であることが好ましく、15~250質量部であることがより好ましく、20~200質量部であることが更に好ましい。
 予備混合では、活物質、導電助剤、更には、本発明の効果を損なわない範囲で、リチウム塩、他の添加剤等を混合してもよい。これらの成分は、無機固体電解質(SE)とポリマーバインダー(B)とを混合後、好ましくは、分散媒と無機固体電解質(SE)とポリマーバインダー(B)とを混合後に混合する。これら成分の使用量は、特に制限されず、例えば上述の無機固体電解質含有組成物中の含有量と同じ範囲に設定される。
 このようにして、無機固体電解質(SE)とポリマーバインダー(B)と好ましくは分散媒とを混合することにより、無機固体電解質(SE)とポリマーバインダー(B)とを含有する(予備)混合物を、好ましくはスラリーとして、調製することができる。
 各成分の混合及び予備混合は、それぞれ、複数回に分けて行うこともできる。
 こうして得られる予備混合物の詳細は未だ明らかではないが、高い吸着率を示すバインダー(B)の一部が無機固体電解質(SE)に吸着して分散媒中に分散していると考えられる。このように予備混合において、ポリマーバインダー(B)、特に無機固体電解質(SE)の非存在下で無機固体電解質(SE)とポリマーバインダー(B)とを混合するので、バインダー(B)を、無機固体電解質(SE)への吸着を避けて、無機固体電解質(SE)に優先的に吸着させることができる。この無機固体電解質(SE)とバインダー(B)との吸着体が、無機固体電解質含有組成物の塗布乾燥中(構成層の形成中)に別の無機固体電解質(SE)と吸着、次いで結着して、無機固体電解質(SE)がバインダー(B)で強固に結着されたネットワークを構築できると考えられる。
 予備混合法においては、次いで、得られた予備混合物と硫化物系無機固体電解質(SE)とポリマーバインダー(B)とを混合する本混合を行う。
 本混合における混合方法及び混合条件は、特に制限されず、予備混合で説明した混合方法及び混合条件を適用できる。予備混合及び本混合で採用される混合方法及び混合条件は同一でも異なっていてもよい。予備混合物と硫化物系無機固体電解質(SE)とポリマーバインダー(B)との混合順は特に限定されない。硫化物系無機固体電解質(SE)とポリマーバインダー(B)とは予め混合してから予備混合物と混合してもよいし、別々に予備混合物と混合してもよい。
 本混合における混合は、予備混合物に含有される分散媒中で行ってもよく、追加の分散媒を混合することもできる。追加して混合される分散媒は、予備混合で用いた分散媒と同じでも異なっていてもよい。本混合において、予備混合物は、上記含有量を満たす限り、予備混合で得た予備混合物の一部を用いることもできる。
 本混合における各成分の使用量は、目的とする無機固体電解質含有組成物における各成分の含有量を満たす範囲で適宜に設定される。通常、予備混合物中の無機固体電解質(SE)、予備混合物中のポリマーバインダー(B)、更に無機固体電解質(SE)及びポリマーバインダー(B)の含有量は、それぞれ、上述の、無機固体電解質含有組成物中の各成分の固形分100質量%中の含有量と同じ範囲に設定される。
 分散媒の使用量は、上述の無機固体電解質含有組成物中の分散媒の含有量を満たす範囲で適宜に設定され、無機固体電解質含有組成物中の含有量と同一でも異なってもよいが、無機固体電解質含有組成物の調製に用いる分散媒の総量が無機固体電解質含有組成物中の含有量と同じ範囲に設定されることが好ましい。
 本混合では、活物質、導電助剤、更には、本発明の効果を損なわない範囲で、リチウム塩、他の添加剤等を混合してもよい。これら成分の使用量は上述の無機固体電解質含有組成物中の含有量と同じ範囲に設定される。
 各成分の混合、及び本混合は、それぞれ、複数回に分けて行うこともできる。
 本発明において、本混合は、予備混合の後に実施される。この場合、両混合を時間的に連続して行う必要はなく、時間を空けて行うこともできる。また、両工程の間に他の工程を行うこともできる。
 こうして、予備混合物と硫化物系無機固体電解質(SE)とポリマーバインダー(B)とを混合することにより、無機固体電解質含有組成物を、好ましくはスラリーとして、調製することができる。
 無機固体電解質含有組成物が活物質を含有する場合、活物質は、上記のように、予備混合及び/又は本混合で混合されてもよいが、本混合に次いで混合することが好ましい。これにより、ポリマーバインダー(B)の活物質への過度な吸着を避けることができる。導電助剤についても活物質と同様に本混合に次いで混合することが好ましい。
 活物質又は導電助剤の混合方法及び混合条件は、特に制限されず、予備混合で説明した混合方法及び混合条件を適用できる。活物質又は導電助剤の混合に際して分散媒を更に混合することもできる。活物質及び導電助剤の使用量は、目的とする無機固体電解質含有組成物における各成分の含有量を満たす範囲で適宜に設定される。通常、活物質及び導電助剤の含有量は、それぞれ、上述の、無機固体電解質含有組成物中の各成分の固形分100質量%中の含有量と同じ範囲に設定される。分散媒を用いる場合は分散媒の総量が無機固体電解質含有組成物中の含有量と同じ範囲に設定される。
 こうして、活物質を含有する電極用組成物を調製することができる。
 こうして調製した無機固体電解質含有組成物(電極用組成物)は、予備混合法を経て調製される組成物であり、予備混合物と、硫化物系無機固体電解質(SE)と、ポリマーバインダー(B)と、更には活物質、導電助剤とを混合してなる組成物である。
 この無機固体電解質含有組成物は、固体粒子が強固に結着した構成層、例えば、その製膜の際に、上述の無機固体電解質(SE)が結着したネットワークの表面又は空隙に無機固体電解質(SE)等が密着した強固で層間密着性に優れた構成層を形成することができ、全固体二次電池の充放電特性を更に向上させることができる。
[全固体二次電池用シート]
 本発明の全固体二次電池用シートは、全固体二次電池の構成層を形成しうるシート状成形体であって、その用途に応じて種々の態様を含む。例えば、固体電解質層に好ましく用いられるシート(全固体二次電池用固体電解質シートともいう。)、電極、又は電極と固体電解質層との積層体に好ましく用いられるシート(全固体二次電池用電極シート)等が挙げられる。本発明において、これら各種のシートをまとめて全固体二次電池用シートという。
 本発明の全固体二次電池用固体電解質シートは、固体電解質層を有するシートであればよく、固体電解質層が基材上に形成されているシートでも、基材を有さず、固体電解質層から形成されているシートであってもよい。全固体二次電池用固体電解質シートは、固体電解質層の他に他の層を有してもよい。他の層としては、例えば、保護層(剥離シート)、集電体、コート層等が挙げられる。
 本発明の全固体二次電池用固体電解質シートとして、例えば、基材上に、本発明の無機固体電解質含有組成物で構成した層、通常固体電解質層と、保護層とをこの順で有するシートが挙げられる。全固体二次電池用固体電解質シートが有する固体電解質層は、本発明の無機固体電解質含有組成物で形成されることが好ましい。この固体電解質層中の各成分の含有量は、特に限定されないが、好ましくは、本発明の無機固体電解質含有組成物の固形分中における各成分の含有量と同義である。全固体二次電池用固体電解質シートを構成する各層の層厚は、後述する全固体二次電池において説明する各層の層厚と同じである。
 基材としては、固体電解質層を支持できるものであれば特に限定されず、後述する集電体で説明する材料、有機材料、無機材料等のシート体(板状体)等が挙げられる。有機材料としては、各種ポリマー等が挙げられ、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、セルロース等が挙げられる。無機材料としては、例えば、ガラス、セラミック等が挙げられる。
 本発明の全固体二次電池用電極シート(単に「電極シート」ともいう。)は、活物質層を有する電極シートであればよく、活物質層が基材(集電体)上に形成されているシートでも、基材を有さず、活物質層から形成されているシートであってもよい。この電極シートは、通常、集電体及び活物質層を有するシートであるが、集電体、活物質層及び固体電解質層をこの順に有する態様、並びに、集電体、活物質層、固体電解質層及び活物質層をこの順に有する態様も含まれる。電極シートが有する固体電解質層及び活物質層は、本発明の無機固体電解質含有組成物で形成されることが好ましい。この固体電解質層又は活物質層中の各成分の含有量は、特に限定されないが、好ましくは、本発明の無機固体電解質含有組成物(電極用組成物)の固形分中における各成分の含有量と同義である。本発明の電極シートを構成する各層の層厚は、後述する全固体二次電池において説明する各層の層厚と同じである。本発明の電極シートは上述の他の層を有してもよい。
 本発明の全固体二次電池用シートは、固体電解質層及び活物質層の少なくとも1層が本発明の無機固体電解質含有組成物で形成された強固な構成層、例えば上述の無機固体電解質(SE)が結着したネットワークの表面又は空隙に無機固体電解質(SE)等が密着した強固な構成層を有している。また、この構成層は、隣接する層に対して強固な層間密着性を示す。そのため、本発明の全固体二次電池用シートは、全固体二次電池の構成層として用いることにより、全固体二次電池の優れた充放電特性、更には構成層間の層間密着性を実現できる。特に活物質層を本発明の無機固体電解質含有組成物で形成した全固体二次電池用電極シート及び全固体二次電池は、構成層間に加えて、活物質層と集電体との層間密着性も強固となり、充放電特性の更なる向上を実現できる。したがって、本発明の全固体二次電池用シートは、全固体二次電池の構成層を形成しうるシートとして好適に用いられる。
[全固体二次電池用シートの製造方法]
 本発明の全固体二次電池用シートの製造方法は、特に制限されず、本発明の無機固体電解質含有組成物を用いて、上記の各層を形成することにより、製造できる。例えば、好ましくは基材若しくは集電体上(他の層を介していてもよい。)に、製膜(塗布乾燥)して無機固体電解質含有組成物からなる層(塗布乾燥層)を形成する方法が挙げられる。これにより、強固に密着した、基材若しくは集電体と塗布乾燥層とを有する全固体二次電池用シートを作製することができる。ここで、塗布乾燥層とは、本発明の無機固体電解質含有組成物を塗布し、分散媒を乾燥させることにより形成される層(すなわち、本発明の無機固体電解質含有組成物を用いてなり、本発明の無機固体電解質含有組成物から分散媒を除去した組成からなる層)をいう。活物質層及び塗布乾燥層は、本発明の効果を損なわない範囲であれば分散媒が残存していてもよく、残存量としては、例えば、各層中、3質量%以下とすることができる。本発明の無機固体電解質含有組成物を製膜すると、強固で層間密着性に優れた構成層が形成される。
 本発明の全固体二次電池用シートの製造方法において、塗布、乾燥等の各工程については、下記全固体二次電池の製造方法において説明する。
 本発明の全固体二次電池用シートの製造方法においては、上記のようにして得られた塗布乾燥層を加圧することもできる。加圧条件等については、後述する、全固体二次電池の製造方法において説明する。
 また、本発明の全固体二次電池用シートの製造方法においては、基材、保護層(特に剥離シート)等を剥離することもできる。
[全固体二次電池]
 本発明の全固体二次電池は、正極活物質層と、この正極活物質層に対向する負極活物質層と、正極活物質層及び負極活物質層の間に配置された固体電解質層とを有する。正極活物質層は、好ましくは正極集電体上に形成され、正極を構成する。負極活物質層は、好ましくは負極集電体上に形成され、負極を構成する。
 負極活物質層、正極活物質層及び固体電解質層の少なくとも1つの層が本発明の無機固体電解質含有組成物で形成されており、負極活物質層が本発明の無機固体電解質含有組成物で形成されることが好ましい。全ての層が本発明の無機固体電解質含有組成物で形成されることも好ましい態様の1つである。本発明の無機固体電解質含有組成物で形成された活物質層又は固体電解質層は、好ましくは、含有する成分種及びその含有量比について、本発明の無機固体電解質含有組成物の固形分におけるものと同じである。なお、活物質層又は固体電解質層が本発明の無機固体電解質含有組成物で形成されない場合、公知の材料を用いることができる。
 負極活物質層、固体電解質層及び正極活物質層の厚さは、それぞれ、特に制限されない。各層の厚さは、一般的な全固体二次電池の寸法を考慮すると、それぞれ、10~1,000μmが好ましく、20μm以上500μm未満がより好ましい。本発明の全固体二次電池においては、正極活物質層及び負極活物質層の少なくとも1層の厚さが、50μm以上500μm未満であることが更に好ましい。
 正極活物質層及び負極活物質層は、それぞれ、固体電解質層とは反対側に集電体を備えていてもよい。
<筐体>
 本発明の全固体二次電池は、用途によっては、上記構造のまま全固体二次電池として使用してもよいが、乾電池の形態とするためには更に適当な筐体に封入して用いることが好ましい。筐体は、金属性のものであっても、樹脂(プラスチック)製のものであってもよい。金属性のものを用いる場合には、例えば、アルミニウム合金又は、ステンレス鋼製のものを挙げることができる。金属性の筐体は、正極側の筐体と負極側の筐体に分けて、それぞれ正極集電体及び負極集電体と電気的に接続させることが好ましい。正極側の筐体と負極側の筐体とは、短絡防止用のガスケットを介して接合され、一体化されることが好ましい。
 以下に、図1を参照して、本発明の好ましい実施形態に係る全固体二次電池について説明するが、本発明はこれに限定されない。
 図1は、本発明の好ましい実施形態に係る全固体二次電池(リチウムイオン二次電池)を模式化して示す断面図である。本実施形態の全固体二次電池10は、負極側からみて、負極集電体1、負極活物質層2、固体電解質層3、正極活物質層4、正極集電体5を、この順に有する。各層はそれぞれ接触しており、隣接した構造をとっている。このような構造を採用することで、充電時には、負極側に電子(e)が供給され、そこにリチウムイオン(Li)が蓄積される。一方、放電時には、負極に蓄積されたリチウムイオン(Li)が正極側に戻され、作動部位6に電子が供給される。図示した例では、作動部位6に電球をモデル的に採用しており、放電によりこれが点灯するようにされている。
 図1に示す層構成を有する全固体二次電池を2032型コインケースに入れる場合、この全固体二次電池を全固体二次電池用積層体と称し、この全固体二次電池用積層体を2032型コインケースに入れて作製した電池を全固体二次電池と称して呼び分けることもある。
(正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層)
 全固体二次電池10においては、正極活物質層、固体電解質層及び負極活物質層のいずれも本発明の無機固体電解質含有組成物で形成されている。この全固体二次電池10は優れた電池性能を示す。正極活物質層4、固体電解質層3及び負極活物質層2が含有する無機固体電解質及びポリマーバインダーは、それぞれ、互いに同種であっても異種であってもよい。
 本発明において、正極活物質層及び負極活物質層のいずれか、又は、両方を合わせて、単に、活物質層又は電極活物質層と称することがある。また、正極活物質及び負極活物質のいずれか、又は両方を合わせて、単に、活物質又は電極活物質と称することがある。
 本発明において、構成層を本発明の無機固体電解質含有組成物で形成すると、層間密着性が強固で、サイクル特性及びレート特性等の充放電特性に優れた全固体二次電池、更には低抵抗な全固体二次電池を実現することができる。
 全固体二次電池10においては、負極活物質層をリチウム金属層とすることができる。リチウム金属層としては、リチウム金属の粉末を堆積又は成形してなる層、リチウム箔及びリチウム蒸着膜等が挙げられる。リチウム金属層の厚さは、上記負極活物質層の上記厚さにかかわらず、例えば、1~500μmとすることができる。
 正極集電体5及び負極集電体1は、電子伝導体が好ましい。
 本発明において、正極集電体及び負極集電体のいずれか、又は、両方を合わせて、単に、集電体と称することがある。
 正極集電体を形成する材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケル及びチタンなどの他に、アルミニウム又はステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたもの(薄膜を形成したもの)が好ましく、その中でも、アルミニウム及びアルミニウム合金がより好ましい。
 負極集電体を形成する材料としては、アルミニウム、銅、銅合金、ステンレス鋼、ニッケル及びチタンなどの他に、アルミニウム、銅、銅合金又はステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたものが好ましく、アルミニウム、銅、銅合金及びステンレス鋼がより好ましい。
 集電体の形状は、通常フィルムシート状のものが使用されるが、ネット、パンチされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体なども用いることができる。
 集電体の厚みは、特に制限されないが、1~500μmが好ましい。また、集電体表面は、表面処理により凹凸を付けることも好ましい。
 上記全固体二次電池10においては、正極活物質層は公知の構成層形成材料で形成した層を適用することもできる。
 本発明において、負極集電体、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層及び正極集電体の各層の間又はその外側には、機能性の層、部材等を適宜介在若しくは配設してもよい。また、各層は単層で構成されていても、複層で構成されていてもよい。
[全固体二次電池の製造]
 全固体二次電池は、常法によって、製造できる。具体的には、全固体二次電池は、本発明の無機固体電解質含有組成物等を用いて、上記の各層を形成することにより、製造できる。以下、詳述する。
 本発明の全固体二次電池は、本発明の無機固体電解質含有組成物を、適宜基材(例えば、集電体となる金属箔)上に、塗布し、塗膜を形成する(製膜する)工程を含む(介する)方法(本発明の全固体二次電池用シートの製造方法)を行って、製造できる。
 例えば、正極集電体である金属箔上に、正極用材料(正極用組成物)として、正極活物質を含有する無機固体電解質含有組成物を塗布して正極活物質層を形成し、全固体二次電池用正極シートを作製する。次いで、この正極活物質層の上に、固体電解質層を形成するための無機固体電解質含有組成物を塗布して、固体電解質層を形成する。更に、固体電解質層の上に、負極用材料(負極用組成物)として、負極活物質を含有する無機固体電解質含有組成物を塗布して、負極活物質層を形成する。負極活物質層の上に、負極集電体(金属箔)を重ねることにより、正極活物質層と負極活物質層の間に固体電解質層が挟まれた構造の全固体二次電池を得ることができる。これを筐体に封入して所望の全固体二次電池とすることもできる。
 また、各層の形成方法を逆にして、負極集電体上に、負極活物質層、固体電解質層及び正極活物質層を形成し、正極集電体を重ねて、全固体二次電池を製造することもできる。
 別の方法として、次の方法が挙げられる。すなわち、上記のようにして、全固体二次電池用正極シートを作製する。また、負極集電体である金属箔上に、負極用材料(負極用組成物)として、負極活物質を含有する無機固体電解質含有組成物を塗布して負極活物質層を形成し、全固体二次電池用負極シートを作製する。次いで、これらシートのいずれか一方の活物質層の上に、上記のようにして、固体電解質層を形成する。更に、固体電解質層の上に、全固体二次電池用正極シート及び全固体二次電池用負極シートの他方を、固体電解質層と活物質層とが接するように積層する。このようにして、全固体二次電池を製造することができる。
 また別の方法として、次の方法が挙げられる。すなわち、上記のようにして、全固体二次電池用正極シート及び全固体二次電池用負極シートを作製する。また、これとは別に、無機固体電解質含有組成物を基材上に塗布して、固体電解質層からなる全固体二次電池用固体電解質シートを作製する。更に、全固体二次電池用正極シート及び全固体二次電池用負極シートで、基材から剥がした固体電解質層を挟むように積層する。このようにして、全固体二次電池を製造することができる。
 更に、上記のようにして、全固体二次電池用正極シート又は全固体二次電池用負極シート、及び全固体二次電池用固体電解質シートを作製する。次いで、全固体二次電池用正極シート又は全固体二次電池用負極シートと全固体二次電池用固体電解質シートとを、正極活物質層又は負極活物質層と固体電解質層とを接触させた状態に、重ねて、加圧する。こうして、全固体二次電池用正極シート又は全固体二次電池用負極シートに固体電解質層を転写する。その後、全固体二次電池用固体電解質シートの基材を剥離した固体電解質層と全固体二次電池用負極シート又は全固体二次電池用正極シートとを(固体電解質層に負極活物質層又は正極活物質層を接触させた状態に)重ねて加圧する。こうして、全固体二次電池を製造することができる。この方法における加圧方法及び加圧条件等は、特に制限されず、後述する、塗布した組成物の加圧において説明する方法及び加圧条件等を適用できる。
 固体電解質層等は、例えば基板若しくは活物質層上で、無機固体電解質含有組成物等を後述する加圧条件下で加圧成形して形成することもできる。
 上記の製造方法においては、正極用組成物、無機固体電解質含有組成物及び負極用組成物のいずれか1つに本発明の無機固体電解質含有組成物を用いればよく、無機固体電解質含有組成物に本発明の無機固体電解質含有組成物を用いることが好ましく、いずれの組成物に本発明の無機固体電解質含有組成物を用いることもできる。
 本発明の固体電解質組成物以外の組成物で固体電解質層又は活物質層を形成する場合、その材料としては、通常用いられる組成物等が挙げられる。また、全固体二次電池の製造時に負極活物質層を形成せずに、後述する初期化若しくは使用時の充電で負極集電体に蓄積した、周期律表第一族若しくは第二族に属する金属のイオンを電子と結合させて、金属として負極集電体等の上に析出させることにより、負極活物質層を形成することもできる。
 固体電解質層等は、例えば基板若しくは活物質層上で、固体電解質組成物等を後述する加圧条件下で加圧成形して形成することもできるし、固体電解質又は活物質のシート成形体を用いることもできる。
<各層の形成(成膜)>
 無機固体電解質含有組成物の塗布方法は特に制限されず、適宜に選択できる。例えば、塗布(好ましくは湿式塗布)、スプレー塗布、スピンコート塗布、ディップコート塗布、スリット塗布、ストライプ塗布、バーコート塗布が挙げられる。
 このとき、無機固体電解質含有組成物は、それぞれ塗布した後に乾燥処理を施してもよいし、重層塗布した後に乾燥処理をしてもよい。乾燥温度は特に制限されない。下限は、30℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましく、80℃以上が更に好ましい。上限は、300℃以下が好ましく、250℃以下がより好ましく、200℃以下が更に好ましい。このような温度範囲で加熱することで、分散媒を除去し、固体状態(塗布乾燥層)にすることができる。また、温度を高くしすぎず、全固体二次電池の各部材を損傷せずに済むため好ましい。これにより、全固体二次電池において、優れた総合性能を示し、かつ良好な密着性と、非加圧でも良好なイオン伝導度を得ることができる。
 上記のようにして本発明の無機固体電解質含有組成物を塗布乾燥すると、接触状態のバラツキを抑えて固体粒子を強固に結着させることができる。
 無機固体電解質含有組成物を塗布した後、構成層を重ね合わせた後、又は全固体二次電池を作製した後に、各層又は全固体二次電池を加圧することが好ましい。加圧方法としては油圧シリンダープレス機等が挙げられる。加圧力としては特に制限されず、一般的には5~1500MPaの範囲であることが好ましい。
 また、塗布した無機固体電解質含有組成物は、加圧と同時に加熱してもよい。加熱温度としては特に制限されず、一般的には30~300℃の範囲である。無機固体電解質のガラス転移温度よりも高い温度でプレスすることもできる。なお、バインダーに含まれるポリマーのガラス転移温度よりも高い温度でプレスすることもできる。ただし、一般的にはこのポリマーの融点を越えない温度である。
 加圧は塗布溶媒又は分散媒を予め乾燥させた状態で行ってもよいし、溶媒又は分散媒が残存している状態で行ってもよい。
 なお、各組成物は同時に塗布してもよいし、塗布乾燥プレスを同時及び/又は逐次行ってもよい。別々の基材に塗布した後に、転写により積層してもよい。
 製造プロセス、例えば加熱若しくは加圧中の雰囲気としては特に制限されず、大気下、乾燥空気下(露点-20℃以下)、不活性ガス中(例えばアルゴンガス中、ヘリウムガス中、窒素ガス中)などいずれでもよい。
 プレス時間は短時間(例えば数時間以内)で高い圧力をかけてもよいし、長時間(1日以上)かけて中程度の圧力をかけてもよい。全固体二次電池用シート以外、例えば全固体二次電池の場合には、中程度の圧力をかけ続けるために、全固体二次電池の拘束具(ネジ締め圧等)を用いることもできる。
 プレス圧はシート面等の被圧部に対して均一であっても異なる圧であってもよい。
 プレス圧は被圧部の面積又は層厚に応じて変化させることができる。また同一部位を段階的に異なる圧力で変えることもできる。
 プレス面は平滑であっても粗面化されていてもよい。
<初期化>
 上記のようにして製造した全固体二次電池は、製造後又は使用前に初期化を行うことが好ましい。初期化は特に制限されず、例えば、プレス圧を高めた状態で初充放電を行い、その後、全固体二次電池の一般使用圧力になるまで圧力を解放することにより、行うことができる。
[全固体二次電池の用途]
 本発明の全固体二次電池は種々の用途に適用することができる。適用態様には特に制限はないが、例えば、電子機器に搭載する場合、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、コードレスフォン子機、ページャー、ハンディーターミナル、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、電気シェーバー、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源などが挙げられる。その他民生用として、自動車、電動車両、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、ロードコンディショナー、時計、ストロボ、カメラ、医療機器(ペースメーカー、補聴器、肩もみ機など)などが挙げられる。更に、各種軍需用、宇宙用として用いることができる。また、太陽電池と組み合わせることもできる。
 以下に、実施例に基づき本発明について更に詳細に説明するが、本発明はこれにより限定して解釈されるものではない。以下の実施例において組成を表す「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。本発明において「室温」とは25℃を意味する。
1.実施例及び比較例に用いるポリマーの合成、及びバインダー分散液等の調製
[合成例1:ウレタンポリマー1の合成、及びウレタンラテックス(バインダー分散液)1の調製]
 200mL3つ口フラスコに、1,6-ヘキサンジオール0.92gと、NISSO-PB GI1000(商品名、水素化液状ポリブタジエンジオール、数平均分子量1400、日本曹達社製)11.73gとを加え、THF(テトラヒドロフラン)90gに溶解した。この溶液に、ジフェニルメタンジイソシアネート4.2gを加えて60℃で撹拌し、均一に溶解させた。得られた溶液に、ネオスタンU-600(商品名、日東化成社製)300mgを添加して60℃で6時間攪伴し、ポリマー溶液を得た。このポリマー溶液にメタノール0.7gを加えてポリマー末端を封止して、重合反応を停止し、ウレタンポリマー1の20質量%THF溶液(ポリマー溶液)を得た。
 次に、上記で得られたポリマー溶液を350rpmで撹拌しながら、2,6-ジメチル-4-ヘプタノン100gを1時間かけて滴下し、ウレタンポリマー1の乳化液を得た。乳化液を40mPa、40℃で1時間減圧することで、THFを除去した。こうして、ウレタンラテックス1(固形分10質量%)を得た。
 ウレタンポリマー1の質量平均分子量(上述の測定方法による)は55000であり、分散液中のポリマーバインダーの平均粒径D50(上述の測定方法による)は70nmであった。
[合成例2:ウレタンポリマー2の合成、及びバインダー溶液2の調製]
 200mL3つ口フラスコに、NISSO-PB GI2000(商品名、水素化液状ポリブタジエンジオール、数平均分子量2000、日本曹達社製)45.47gを加え、酪酸ブチル(東京化成工業社製)50.0gに溶解した。この溶液に、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジイソシアナート(東京化成工業社製)5.67gを加えて80℃で撹拌し、均一に溶解させた。得られた溶液に、ネオスタンU-600(商品名、日東化成社製)100mgを添加して80℃で10時間攪伴して、ウレタンポリマー2を合成し、ウレタン溶液(バインダー溶液)2(濃度50質量%)を得た。
 ウレタンポリマー2の質量平均分子量(上述の測定方法による)は36000であった。
[合成例3:ウレタンポリマー3の合成、及びウレタンラテックス(バインダー分散液)3の調製]
 200mL3つ口フラスコに、1,6-ヘキサンジオール0.21gと、NISSO-PB GI1000(商品名)20.73gとを加え、THF(テトラヒドロフラン)95gに溶解した。この溶液に、ジフェニルメタンジイソシアネート4.2gを加えて60℃で撹拌し、均一に溶解させた。得られた溶液に、ネオスタンU-600(商品名、日東化成社製)300mgを添加して60℃で6時間攪伴し、ポリマー溶液を得た。このポリマー溶液にメタノール0.7gを加えてポリマー末端を封止して、重合反応を停止し、ポリマーポリマー3の20質量%THF溶液(ポリマー溶液)を得た。
 次に、上記で得られたポリマー溶液を350rpmで撹拌しながら、2,6-ジメチル-4-ヘプタノン100gを1時間かけて滴下し、ウレタンポリマー3の乳化液を得た。乳化液を40mPa、40℃で1時間減圧することで、THFを除去した。こうして、ウレタンラテックス3(固形分10質量%)を得た。
 ウレタンポリマー3の質量平均分子量(上述の測定方法による)は50000であり、分散液中のポリマーバインダーの平均粒径D50(上述の測定方法による)は40nmであった。
[合成例4:ウレタンポリマー4の合成、及びウレタンラテックス(バインダー分散液)4の調整]
 200mL3つ口フラスコに、1,6-ヘキサンジオール1.51gと、NISSO-PB GI1000(商品名)4.23gとを加え、THF90gに溶解した。この溶液に、ジフェニルメタンジイソシアネート4.2gを加えて60℃で撹拌し、均一に溶解させた。得られた溶液に、ネオスタンU-600(商品名、日東化成社製)300mgを添加して60℃で6時間攪伴し、ポリマー溶液を得た。このポリマー溶液にメタノール0.7gを加えてポリマー末端を封止して、重合反応を停止し、ポリマーポリマー4の20質量%THF溶液(ポリマー溶液)を得た。
 次に、上記で得られたポリマー溶液を350rpmで撹拌しながら、2,6-ジメチル-4-ヘプタノン100gを1時間かけて滴下し、ウレタンポリマー4の乳化液を得た。乳化液を40mPa、40℃で1時間減圧することで、THFを除去した。こうして、ウレタンラテックス4(固形分10質量%)を得た。
 ウレタンポリマー4の質量平均分子量(上述の測定方法による)は45000であり、分散液中のポリマーバインダーの平均粒径D50(上述の測定方法による)は80nmであった。
[合成例:(メタ)アクリルポリマー1の合成、及び(メタ)アクリルラテックス(バインダー分散液)1の調製]
 還流冷却管、ガス導入コックを付した300mL三口フラスコにトルエン(富士フイルム和光純薬社製)を115g投入し、流速200mL/minにて窒素ガスを10分間導入した後に、95℃に昇温した。別容器にて調製した液(メタクリル酸エチル(富士フイルム和光純薬社製)を22.5g、メタクリル酸ドデシル(富士フイルム和光純薬社製)を51.7g、アクリル酸(富士フイルム和光純薬社製)を0.8g、V-601(富士フイルム和光純薬社製)を1.5g混合した液)を2時間かけて滴下した。滴下完了後、V-601を0.8g添加した。その後95℃で1時間攪拌した後グリシジルメタクリレート(東京化成工業社製)2.96g、トリエチルアミン(富士フイルム和光純薬社製)0.29g、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン 1-オキシル(東京化成工業社製)0.01gを添加し、100℃で3時間攪拌した。室温まで冷却し、トルエン1Lで希釈し、メタノールに再沈殿させた後、デカンテーションを行い80℃で乾燥することでマクロモノマーB-1を得た。マクロモノマーB-1の質量平均分子量(上述の測定方法による)は9500であり、SP値(上記算出方法による)は6.5であった。
 200mL3つ口フラスコに、マクロモノマーB-1溶液を13.8g(固形分)とヘプタン30gを入れ、攪拌しながら80℃に昇温した(溶液A)。別途、50mLメスシリンダーに2-ヒドロキシエチルアクリレートを13.4g、こはく酸モノ(2-アクリロイルオキシエチル)を3.2g、V-601(商品名、富士フイルム和光純薬社製)0.62gを加えて攪拌し、均一に溶解させた(溶液B)。溶液Aに溶液Bを80℃で2時間かけて滴下し、その後さらに80℃で2時間、90℃で2時間攪拌して重合した後、室温まで冷却した。こうして、(メタ)アクリルポリマー1のラテックス1(濃度:10質量%)を得た。
 (メタ)アクリルポリマー1の質量平均分子量(上述の測定方法による)は62000であり、分散液中のポリマーバインダーの平均粒径D50(上述の測定方法による)は110nmであった。
[調製例1及び2:ポリマーバインダー溶液の調製]
 下記ポリマーをイソブチロニトリルに溶解させて、各ポリマーからなるポリマーバインダー溶液(濃度2質量%)をそれぞれ調製した。
 PDVF:カイナーフレックス2500-20(商品名、アルケマ社製)
 HSBR:タフテックH1041(商品名、旭化成社製)
 上記のようにして合成したウレタンポリマー1、3、4及び(メタ)アクリルポリマー1は、いずれも、後述する無機固体電解質含有組成物及び電極用組成物に用いる分散媒(ジイソブチルケトン)に対する溶解度が低く、上記組成物中において粒子状バインダーとして機能する。一方、ウレタンポリマー2、PDVF及びHSBRは、ジイソブチルケトンに対する溶解度が高く、上記組成物中において溶解型バインダーとして機能する。また、ウレタンポリマー1及び2はヘプタンに対する溶解性が高く、組成物中において溶解型バインダーとして機能する。
2.硫化物系無機固体電解質の合成及び平均粒径の調整
(硫化物系無機固体電解質の合成)
 硫化物系無機固体電解質は、T.Ohtomo,A.Hayashi,M.Tatsumisago,Y.Tsuchida,S.Hama,K.Kawamoto,Journal of Power Sources,233,(2013),pp231-235、及び、A.Hayashi,S.Hama,H.Morimoto,M.Tatsumisago,T.Minami,Chem.Lett.,(2001),pp872-873の非特許文献を参考にして合成した。
 具体的には、アルゴン雰囲気下(露点-70℃)のグローブボックス内で、硫化リチウム(LiS、Aldrich社製、純度>99.98%)2.42g及び五硫化二リン(P、Aldrich社製、純度>99%)3.90gをそれぞれ秤量し、メノウ製乳鉢に投入し、メノウ製乳棒を用いて、5分間混合した。LiS及びPの混合比は、モル比でLi2S:P2S5=75:25とした。
 次いで、ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを100個投入し、上記の硫化リチウムと五硫化二リンの混合物全量を投入し、アルゴン雰囲気下で容器を完全に密閉した。フリッチュ社製遊星ボールミルP-7(商品名、フリッチュ社製)に容器をセットし、温度25℃で、回転数510rpmで20時間メカニカルミリングを行うことで、黄色粉体の硫化物系無機固体電解質(Li-P-S系ガラス、以下、LPSと表記することがある。)6.10gを得た。
(平均粒径の調整)
 平均粒径の調整は、露点が-50℃以下のドライルームにおいて行った。
 
 - 硫化物系無機固体電解質(SE)の調製(平均粒径の調整)1 -
 ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、上記で合成したLi-P-S系ガラス4.6g、溶媒としてヘプタン/ジイソブチルケトンの混合溶媒(質量比95/5)12.0gを投入し、その後、この容器を遊星ボールミルP-7(フリッチュ社製)にセットし、温度25℃、回転数250rpmで2時間攪拌した。得られた混合物を100℃のホットプレート上で乾燥し、溶媒を除去して、硫化物系無機固体電解質粒子(SE)としてLPSを得た。
 こうして得た硫化物系無機固体電解質粒子(SE)は、上述の測定方法による平均粒径D50が2.6μmであった。
 - 硫化物系無機固体電解質(SE)の調製(平均粒径の調整)2 -
 ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、上記で合成したLi-P-S系ガラス3.6g、溶媒としてヘプタン/ジイソブチルケトンの混合溶媒(質量比95/5)7.5gを投入し、その後、この容器を遊星ボールミルP-7(フリッチュ社製)にセットし、温度25℃、回転数350rpmで3時間攪拌した。得られた混合物を100℃のホットプレート上で乾燥し、溶媒を除去して、硫化物系無機固体電解質粒子(SE)としてLPSを得た。
 こうして得た硫化物系無機固体電解質粒子(SE)は、上述の測定方法による平均粒径D50が1.3μmであった。
 - 硫化物系無機固体電解質(SE)の調製(平均粒径の調整)3 -
 ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、上記で合成したLi-P-S系ガラス1.8g、溶媒としてヘプタン/ジイソブチルケトンの混合溶媒(質量比95/5)6.0gを投入し、その後、この容器を遊星ボールミルP-7(フリッチュ社製)にセットし、温度25℃、回転数300rpmで3時間攪拌した。得られた混合物を100℃のホットプレート上で乾燥し、溶媒を除去して、硫化物系無機固体電解質粒子(SE)としてLPSを得た。
 こうして得た硫化物系無機固体電解質粒子(SE)は、上述の測定方法による平均粒径D50が1.5μmであった。
 - 硫化物系無機固体電解質(SE)の調製(平均粒径の調整)4 -
 ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、上記で合成したLi-P-S系ガラス1.8g、溶媒としてヘプタン/ジイソブチルケトンの混合溶媒(質量比95/5)6.0gを投入し、その後、この容器を遊星ボールミルP-7(フリッチュ社製)にセットし、温度25℃、回転数250rpmで1時間攪拌した。得られた混合物を100℃のホットプレート上で乾燥し、溶媒を除去して、硫化物系無機固体電解質粒子(SE)としてLPSを得た。
 こうして得た硫化物系無機固体電解質粒子(SE)は、上述の測定方法による平均粒径D50が3.0μmであった。
 - 硫化物系無機固体電解質(SE)の調製(平均粒径の調整)1-
 ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、上記で合成したLi-P-S系ガラス2.3g、溶媒としてヘプタン/ジイソブチルケトンの混合溶媒(質量比95/5)7.0gを投入し、その後、この容器を遊星ボールミルP-7(フリッチュ社製)にセットし、温度25℃、回転数400rpmで6時間攪拌した。得られた混合物を100℃のホットプレート上で乾燥し、溶媒を除去して、硫化物系無機固体電解質粒子(SE)としてLPSを得た。
 こうして得た硫化物系無機固体電解質粒子(SE)は、上述の測定方法による平均粒径D50が0.7μmであった。
 - 硫化物系無機固体電解質(SE)の調製(平均粒径の調整)2 -
 ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、上記で合成したLi-P-S系ガラス1.8g、溶媒としてヘプタン/ジイソブチルケトンの混合溶媒(質量比95/5)6.0gを投入し、その後、この容器を遊星ボールミルP-7(フリッチュ社製)にセットし、温度25℃、回転数350rpmで5時間攪拌した。得られた混合物を100℃のホットプレート上で乾燥し、溶媒を除去して、硫化物系無機固体電解質粒子(SE)としてLPSを得た。
 こうして得た硫化物系無機固体電解質粒子(SE)は、上述の測定方法による平均粒径D50が0.9μmであった。
 - 硫化物系無機固体電解質(SE)の調製(平均粒径の調整)3 -
 ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、上記で合成したLi-P-S系ガラス1.8g、溶媒としてヘプタン/ジイソブチルケトンの混合溶媒(質量比95/5)6.0gを投入し、その後、この容器を遊星ボールミルP-7(フリッチュ社製)にセットし、温度25℃、回転数450rpmで8時間攪拌した。得られた混合物を100℃のホットプレート上で乾燥し、溶媒を除去して、硫化物系無機固体電解質粒子(SE)としてLPSを得た。
 こうして得た硫化物系無機固体電解質粒子(SE)は、上述の測定方法による平均粒径D50が0.5μmであった。
 - 硫化物系無機固体電解質(SE)の調製(平均粒径の調整)4 -
 ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、上記で合成したLi-P-S系ガラス1.5g、溶媒としてヘプタン/ジイソブチルケトンの混合溶媒(質量比95/5)6.0gを投入し、その後、この容器を遊星ボールミルP-7(フリッチュ社製)にセットし、温度25℃、回転数450rpmで12時間攪拌した。得られた混合物を100℃のホットプレート上で乾燥し、溶媒を除去して、硫化物系無機固体電解質粒子(SE)としてLPSを得た。
 こうして得た硫化物系無機固体電解質粒子(SE)は、上述の測定方法による平均粒径D50が0.2μmであった。
[実施例1]
 実施例1では、調製若しくは準備したポリマーバインダー分散液等を用いて、無機固体電解質含有組成物、正極用組成物及び負極用組成物を調製し、調製した各組成物を用いて全固体二次電池用電極シート及び全固体二次電池を作製した。
<無機固体電解質含有組成物の調製>
1.無機固体電解質含有組成物S-1の調製(一括混合法)
 ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを1100個投入し、硫化物系無機固体電解質(SE)として表1に示す粒径のLPSを2.4g、ポリマーバインダー(B)としてウレタンラテックス1を0.1g(固形分)、硫化物系無機固体電解質(SE)として表1に示す粒径のLPSを2.4g、ポリマーバインダー(B)としてウレタンラテックス2を0.1g(固形分)、更に分散媒としてジイソブチルケトンを24.0g、投入した。その後、この容器を遊星ボールミルP-7(商品名、フリッチュ社製)にセットして、温度25℃、回転数150rpmで5分攪拌した。
 こうして、固形分濃度17.2質量%の無機固体電解質含有組成物S-1をスラリーとして得た。
2.無機固体電解質含有組成物S-2の調製(予備混合法)
 ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、硫化物系無機固体電解質(SE)として表1に示す粒径のLPSを2.4g、ポリマーバインダー(B)としてウレタンラテックス1を0.1g(固形分)、分散媒としてジイソブチルケトンを12.0g、投入した。その後、この容器を遊星ボールミルP-7(フリッチュ社製)にセットして、温度25℃、回転数150rpmで3分攪拌した。こうして、固形分濃度17.2質量%の予備混合物を得た。
 次いで、得られた予備混合物全量を有する上記容器に、硫化物系無機固体電解質(SE)として表1に示す粒径のLPSを2.4g、ポリマーバインダー(B)としてウレタンラテックス2を0.1g(固形分)、分散媒としてジイソブチルケトンを12.0g、投入し、この容器を遊星ボールミルP-7(フリッチュ社製)にセットして、温度25℃、回転数150rpmで2分攪拌した。
 こうして、固形分濃度17.2質量%の無機固体電解質含有組成物S-2をスラリーとして得た。
3.無機固体電解質含有組成物S-3~S-8の調製(予備混合法)
 無機固体電解質含有組成物S-2の調製において、硫化物系無機固体電解質及びポリマーバインダーを表1に示すものに変更したこと以外は、無機固体電解質含有組成物S-2の調製と同様にして、無機固体電解質含有組成物S-3~S-8をそれぞれ調製した。
4.無機固体電解質含有組成物HS-1、HS-2及びHS-5~HS-7の調製(一括混合法)
 無機固体電解質含有組成物S-1の調製において、硫化物系無機固体電解質及びポリマーバインダーを表1に示すものに変更したこと以外は、無機固体電解質含有組成物S-1の調製と同様にして、無機固体電解質含有組成物HS-1、HS-2及びHS-5~HS-7をそれぞれ調製した。
5.無機固体電解質含有組成物HS-3及びHS-4の調製(予備混合法)
 無機固体電解質含有組成物S-2の調製において、硫化物系無機固体電解質を表1に示すものに変更したこと以外は、無機固体電解質含有組成物S-2の調製と同様にして、無機固体電解質含有組成物HS-3及びHS-4をそれぞれ調製した。
 無機固体電解質含有組成物の調製に用いた各ポリマーバインダーについて、表1に示す硫化物系無機固体電解質(各組成物の調製に用いた硫化物系無機固体電解質)に対する吸着率ASEを、下記方法により、測定した。その結果を表1に示す。
 なお、平均粒径を満たさないLPSであっても無機固体電解質(SE)又は無機固体電解質(SE)として用いた場合には、平均粒径を満たさない無機固体電解質に対する吸着率を測定した。例えば、無機固体電解質含有組成物HS-3では、ポリマーバインダー(B)の吸着率(ASEB)は、平均粒径2.6μmの無機固体電解質(SE)に対する値を測定した。
[ポリマーバインダーの無機固体電解質に対する吸着率ASEの測定]
 表1に示す各無機固体電解質含有組成物の調製に用いた、硫化物系無機固体電解質、ポリマーバインダー及び分散媒を用いて、ポリマーバインダー(B)の硫化物系無機固体電解質(SE)に対する吸着率(ASEA)と、ポリマーバインダー(B)の硫化物系無機固体電解質(SE)に対する吸着率(ASEB)とを、下記方法により、測定した。
 すなわち、分散媒に対する溶解性に応じてポリマーバインダーを分散媒に溶解又はラテックス形態で分散させて濃度1質量%のバインダー液(溶液又は分散液)を調製した。このバインダー液中のポリマーバインダーと無機固体電解質との質量比が42:1となる割合で、バインダー液と無機固体電解質とを15mLのバイアル瓶に入れ、ミックスローターにより、室温下、回転数80rpmで1時間撹拌した後に静置した。
 固液分離して得た上澄液を孔径1μmのフィルター(分散したラテックスバインダーはフィルターを通過する)でろ過し、得られたろ液全量を乾固して、ろ液中に溶解しているポリマーバインダーの質量(無機固体電解質に吸着しなかったポリマーバインダーの質量)Wを測定した。この質量Wと、測定に用いたバインダー溶液中に含まれるポリマーバインダーの質量Wから下記式により、ポリマーバインダーの無機固体電解質に対する吸着率を算出した。
 ポリマーバインダーの吸着率ASEは、上記測定を2回行って得られた吸着率の平均値とする。
 
  吸着率(%)=[(W-W)/W]×100
 
 なお、成膜した固体電解質層から取り出した無機固体電解質及びポリマーバインダー、無機固体電解質含有組成物の調製に使用した分散媒を用いて、吸着率ASEを測定したところ同様の値が得られた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
<表の略号>
LPS:合成例Aで合成したLi-P-S系ガラスの平均粒径調整物
含有量は固形分100質量%中の含有量であり、単位は質量%である。
平均粒径は上記測定方法によるメジアン径D50(μm)を示す。
平均粒径を満たさないLPSであっても無機固体電解質(SE)又は無機固体電解質(SE)として用いた場合には、表中の「無機固体電解質(SE)」欄又は「無機固体電解質(SE)」欄に記載した。
ウレタン1:上記で合成したウレタンポリマー(ウレタンラテックス)1
ウレタン2:上記で合成したウレタンポリマー(ウレタン溶液)2
ウレタン3:上記で合成したウレタンポリマー(ウレタンラテックス)3
ウレタン4:上記で合成したウレタンポリマー(ウレタンラテックス)4
アクリル1:上記で合成した(メタ)アクリルポリマー(アクリルラテックス)1
PDVF:ポリマーバインダー溶液の調製に用いたPDVF
HSBR:ポリマーバインダー溶液の調製に用いたHSBR
「混合方法」欄における「一括」は一括混合法を、「予備」は予備混合法を、示す。
<正極用組成物の調製>
1.正極用組成物PS-1の調製(一括混合法)
 ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、硫化物系無機固体電解質(SE)として表2に示す粒径のLPSを3.9g、ポリマーバインダー(B)としてウレタンラテックス1を0.15g(固形分)、硫化物系無機固体電解質(SE)として表2に示す粒径のLPSを3.9g、ポリマーバインダー(B)としてウレタンラテックス2を0.15g(固形分)、更に分散媒としてジイソブチルケトンを10g投入した。この容器を遊星ボールミルP-7(フリッチュ社製)にセットして、温度25℃、回転数150rpmで5分攪拌した。こうして硫化物系無機固体電解質とポリマーバインダーとの混合物(固形分濃度44.8質量%)18.1gをスラリーとして得た。
 この混合物9.1gに対して、正極活物質としてNMC9.8g、導電助剤としてアセチレンブラック0.15g、ジイソブチルケトン5gを、ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個と合わせて投入した。その後、この容器を遊星ボールミルP-7にセットし、温度25℃、回転数50rpmで5分攪拌した。
 こうして、固形分濃度58.3質量%の正極用組成物PS-1をスラリーとして得た。
2.正極用組成物PS-1Hの調製(一括混合法)
 ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、硫化物系無機固体電解質(SE)として表2に示す粒径のLPSを3.9g、ポリマーバインダー(B)としてウレタンラテックス1を0.15g(固形分)、硫化物系無機固体電解質(SE)として表2に示す粒径のLPSを3.9g、ポリマーバインダー(B)としてウレタンラテックス2を0.15g(固形分)、更に分散媒としてヘプタンを15g投入した。この容器を遊星ボールミルP-7(フリッチュ社製)にセットして、温度25℃、回転数150rpmで5分攪拌した。こうして硫化物系無機固体電解質とポリマーバインダーとの混合物(固形分濃度35質量%)23.1gをスラリーとして得た。
 この混合物11.6gに対して、正極活物質としてNMC9.8g、導電助剤としてアセチレンブラック0.15g、ヘプタン15gを、ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個と合わせて投入した。その後、この容器を遊星ボールミルP-7にセットし、温度25℃、回転数50rpmで5分攪拌した。
 こうして、固形分濃度38.4質量%の正極用組成物PS-1Hをスラリーとして得た。
3.正極用組成物PS-2の調製(予備混合法)
 ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、硫化物系無機固体電解質(SE)として表2に示す粒径のLPSを3.9g、ポリマーバインダー(B)としてウレタンラテックス1を0.15g(固形分)、分散媒としてジイソブチルケトン5gを投入した。その後、この容器を遊星ボールミルP-7にセットして、温度25℃、回転数150rpmで3分攪拌した。こうして、固形分濃度44.8質量%の予備混合物をスラリーとして得た。
 次いで、得られた予備混合物全量を有する上記容器に、硫化物系無機固体電解質(SE)として表2に示す粒径のLPSを3.9g、ポリマーバインダー(B)としてウレタンラテックス2を0.15g(固形分)、分散媒としてジイソブチルケトンを5g投入した。この容器を遊星ボールミルP-7にセットし、温度25℃、回転数150rpmで3分攪拌を続けた。こうして、硫化物系無機固体電解質とポリマーバインダーとの混合物(固形分濃度44.8質量%)18.1gをスラリーとして得た。
 この混合物9.1gに対して、正極活物質としてNMC9.8g、導電助剤としてアセチレンブラック0.15g、ジイソブチルケトン5gを、ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個と合わせて投入した。その後、この容器を遊星ボールミルP-7にセットし、温度25℃、回転数50rpmで5分攪拌した。
 こうして、固形分濃度58.3質量%の正極用組成物PS-2をスラリーとして得た。
4.正極用組成物PS-3~PS-8の調製(予備混合法)
 正極用組成物PS-2の調製において、硫化物系無機固体電解質及びポリマーバインダーを表2に示すものに変更したこと以外は、正極用組成物PS-2の調製と同様にして、正極用組成物PS-3~PS-8をそれぞれ調製した。
5.正極用組成物HPS-1、HPS-2及びHPS-5~HPS-7の調製(一括混合法)
 正極用組成物PS-1の調製において、硫化物系無機固体電解質及びポリマーバインダーを表2に示すものに変更したこと以外は、正極用組成物PS-1の調製と同様にして、正極用組成物HPS-1、HPS-2及びHPS-5~HPS-7をそれぞれ調製した。
6.正極用組成物HPS-3及びHPS-4の調製(予備混合法)
 正極用組成物PS-2の調製において、硫化物系無機固体電解質を表2に示すものに変更したこと以外は、正極用組成物PS-2の調製と同様にして、正極用組成物HPS-3及びHPS-4をそれぞれ調製した。
7.正極用組成物HPS-8の調製(一括混合法)
 正極用組成物PS-1の調製において、ポリマーバインダーを表2に示すものに変更したこと以外は、正極用組成物PS-1の調製と同様にして、正極用組成物HPS-8を調製した。
 正極用組成物の調製に用いたポリマーバインダーについて、表2に示す硫化物系無機固体電解質(各組成物の調製に用いた硫化物系無機固体電解質)に対する吸着率ASEを、上記方法により、測定した。また、ポリマーバインダーについて、表2に示す正極活物質(各組成物の調製に用いた正極活物質)に対する吸着率AAMを下記方法により測定した。これらの結果を表2に示す。
[ポリマーバインダーの活物質に対する吸着率AAMの測定]
 表2に示す各電極用組成物の調製に用いた、活物質、ポリマーバインダー及び分散媒を用いて、吸着率AAMを測定した。
 上記「吸着率ASEの測定」において、無機固体電解質に代えて活物質を用いたこと以外は上記「吸着率ASEの測定」と同様にして、吸着率AAMを測定した。
 なお、成膜した活物質層から取り出した活物質及びポリマーバインダー、電極用組成物の調製に使用した分散媒を用いて、吸着率AAMを測定したところ同様の値が得られた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
<表の略号>
LPS:合成例Aで合成したLi-P-S系ガラスの平均粒径調整物
含有量は固形分100質量%中の含有量であり、単位は質量%である。
平均粒径は上記測定方法によるメジアン径D50(μm)を示す。
平均粒径が満たさないLPSであっても無機固体電解質(SE)又は無機固体電解質(SE)として用いた場合には、表中の「無機固体電解質(SE)」欄又は「無機固体電解質(SE)」欄に記載した。
ウレタン1:上記で合成したウレタンポリマー(ウレタンラテックス)1
ウレタン2:上記で合成したウレタンポリマー(ウレタン溶液)2
ウレタン3:上記で合成したウレタンポリマー(ウレタンラテックス)3
ウレタン4:上記で合成したウレタンポリマー(ウレタンラテックス)4
アクリル1:上記で合成した(メタ)アクリルポリマー(アクリルラテックス)1
PDVF:ポリマーバインダー溶液の調製に用いたPDVF
HSBR:ポリマーバインダー溶液の調製に用いたHSBR
「吸着率の差」は吸着率(ASE)の差を示す。
NMC:LiNi1/3Co1/3Mn1/3(平均粒径5μm、アルドリッチ社製)
AB:アセチレンブラック(平均粒径0.1μm、デンカ社製)
「混合方法」欄における「一括」は一括混合法を、「予備」は予備混合法を、示す。
<負極用組成物の調製>
1.負極用組成物NS-1の調製(一括混合法)
 ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、硫化物系無機固体電解質(SE)として表3に示す粒径のLPSを4.3g、ポリマーバインダー(B)としてウレタンラテックス1を0.2g(固形分)、硫化物系無機固体電解質(SE)として表3に示す粒径のLPSを4.3g、ポリマーバインダー(B)としてウレタンラテックス2を0.2g(固形分)、更に分散媒としてジイソブチルケトン10gを投入した。その後、この容器を遊星ボールミルP-7にセットして、温度25℃、回転数150rpmで5分間攪拌した。こうして硫化物系無機固体電解質とポリマーバインダーとの混合物(固形分濃度47.4質量%)19gをスラリーとして得た。
 次いで、得られた混合物全量を有する上記容器に、Si粉末(Alfa Aesar社製)10.0g、導電助剤としてアセチレンブラック1.0gを加え、更にジイソブチルケトン5gを添加した。その後、この容器を遊星ボールミルP-7にセットし、温度25℃、回転数100rpmで5分攪拌した。
 こうして、固形分濃度57.1質量%の負極用組成物NS-1をスラリーとして得た。
2.負極用組成物NS-1Hの調製(一括混合法)
 ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、硫化物系無機固体電解質(SE)として表3に示す粒径のLPSを4.3g、ポリマーバインダー(B)としてウレタンラテックス1を0.2g(固形分)、硫化物系無機固体電解質(SE)として表3に示す粒径のLPSを4.3g、ポリマーバインダー(B)としてウレタンラテックス2を0.2g(固形分)、更に分散媒としてヘプタン16.7gを投入した。その後、この容器を遊星ボールミルP-7にセットして、温度25℃、回転数150rpmで5分間攪拌した。こうして硫化物系無機固体電解質とポリマーバインダーとの混合物(固形分濃度35質量%)25.7gをスラリーとして得た。
 次いで、得られた混合物全量を有する上記容器に、Si粉末(Alfa Aesar社製)10.0g、導電助剤としてアセチレンブラック1.0gを加え、更にヘプタン14gを添加した。その後、この容器を遊星ボールミルP-7にセットし、温度25℃、回転数100rpmで5分攪拌した。
 こうして、固形分濃度39.4質量%の負極用組成物NS-1Hをスラリーとして得た。
3.負極用組成物NS-2の調製(予備混合法)
 ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、硫化物系無機固体電解質(SE)として表3に示す粒径のLPSを4.3g、ポリマーバインダー(B)としてウレタンラテックス1を0.2g(固形分)、分散媒としてジイソブチルケトン5gを投入した。その後、この容器を遊星ボールミルP-7にセットして、温度25℃、回転数150rpmで3分間攪拌した。こうして、固形分濃度47.4質量%の予備混合物をスラリーとして得た。
 次いで、得られた予備混合物全量を有する上記容器に、硫化物系無機固体電解質(SE)として表3に示す粒径のLPSを4.3g、ポリマーバインダー(B)としてウレタンラテックス22を0.2g(固形分)、分散媒としてジイソブチルケトンを5g投入した。この容器を遊星ボールミルP-7にセットして、温度25℃、回転数150rpmで3分攪拌した。こうして、硫化物系無機固体電解質とポリマーバインダーとの混合物(固形分濃度47.4質量%)19gをスラリーとして得た。
 更に、得られた混合物全量を有する上記容器に、Si粉末(Alfa Aesar社製)10.0g及び導電助剤としてアセチレンブラック1.0gを加え、更にジイソブチルケトン5gを添加した。その後、この容器を遊星ボールミルP-7にセットし、温度25℃、回転数100rpmで5分攪拌した。
 こうして、固形分濃度57.1質量%の負極用組成物NS-2をスラリーとして得た。
4.負極用組成物NS-3~NS-8の調製(予備混合法)
 負極用組成物NS-2の調製において、硫化物系無機固体電解質及びポリマーバインダーを表3に示すものに変更したこと以外は、負極用組成物NS-2の調製と同様にして、負極用組成物NS-3~NS-8をそれぞれ調製した。
5.負極用組成物HNS-1、HNS-2及びHNS-5~HNS-7の調製(一括混合法)
 負極用組成物NS-1の調製において、硫化物系無機固体電解質及びポリマーバインダーを表3に示すものに変更したこと以外は、負極用組成物NS-1の調製と同様にして、負極用組成物HNS-1、HNS-2及びHNS-5~HNS-7をそれぞれ調製した。
6.負極用組成物HNS-3及びHNS-4の調製(予備混合法)
 負極用組成物NS-2の調製において、硫化物系無機固体電解質を表3に示すものに変更したこと以外は、負極用組成物NS-2の調製と同様にして、負極用組成物HNS-3及びHNS-4をそれぞれ調製した。
7.負極用組成物HNS-8の調製(一括混合法)
 負極用組成物NS-1の調製において、ポリマーバインダーを表3に示すものに変更したこと以外は、負極用組成物NS-1の調製と同様にして、負極用組成物HNS-8を調製した。
 負極用組成物の調製に用いたポリマーバインダーについて、表3に示す硫化物系無機固体電解質(各組成物の調製に用いた硫化物系無機固体電解質)に対する吸着率ASEを、上記方法により、測定した。また、ポリマーバインダーについて、表3に示す負極活物質(各組成物の調製に用いた負極活物質)に対する吸着率AAMを上記方法により測定した。これらの結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
<表の略号>
LPS:合成例Aで合成したLi-P-S系ガラスの平均粒径調整物
含有量は固形分100質量%中の含有量であり、単位は質量%である。
平均粒径は上記測定方法によるメジアン径D50(μm)を示す。
平均粒径が満たさないLPSであっても無機固体電解質(SE)又は無機固体電解質(SE)として用いた場合には、表中の「無機固体電解質(SE)」欄又は「無機固体電解質(SE)」欄に記載した。
ウレタン1:上記で合成したウレタンポリマー(ウレタンラテックス)1
ウレタン2:上記で合成したウレタンポリマー(ウレタン溶液)2
ウレタン3:上記で合成したウレタンポリマー(ウレタンラテックス)3
ウレタン4:上記で合成したウレタンポリマー(ウレタンラテックス)4
アクリル1:上記で合成した(メタ)アクリルポリマー(アクリルラテックス)1
PDVF:ポリマーバインダー溶液の調製に用いたPDVF
HSBR:ポリマーバインダー溶液の調製に用いたHSBR
「吸着率の差」は吸着率(ASE)の差を示す。
Si:Silicon Powder(平均粒径1~5μm、Alfa Aesar社製)
AB:アセチレンブラック(平均粒径0.1μm、デンカ社製)
<全固体二次電池用固体電解質シートの作製>
 上記<無機固体電解質含有組成物の調製>で得られた各無機固体電解質含有組成物を、厚み20μmのアルミニウム箔上に、ベーカー式アプリケーター(商品名:SA-201、テスター産業社製)を用いて塗布し、100℃で1時間加熱乾燥した。こうして、アルミニウム箔上に層厚150μmの固体電解質層を有する全固体二次電池用固体電解質シートS-1~S-8及びHS-1~HS-7をそれぞれ作製した。
<全固体二次電池用正極シートの作製>
 上記<正極用組成物の調製>で得られた各正極用組成物を厚み20μmのアルミニウム箔上にベーカー式アプリケーター(商品名:SA-201)を用いて、乾燥後の質量が1cm辺り20mgになるように塗布して、120℃で1時間加熱乾燥した。こうして、アルミニウム箔上に層厚100μmの正極活物質層を有する全固体二次電池用正極シートPS-1~PS-8、PS-1H及びHPS-1~HPS-8をそれぞれ作製した。
<全固体二次電池用負極シートの作製>
 上記<負極用組成物の調製>で得られた各負極用組成物を厚み20μmのステンレス箔上にベーカー式アプリケーター(商品名:SA-201)を用いて、乾燥後の質量が1cm辺り3.3mgになるように塗布して、100℃で1時間加熱乾燥した。こうして、アルミニウム箔上に層厚60μmの負極活物質層を有する全固体二次電池用負極シートNS-1~NS-8、NS-1H及びHNS-1~HNS-8をそれぞれ作製した。
<全固体二次電池の製造>
 以下のようにして、図1に示す層構成を有する全固体二次電池を作製した。
 表4の「負極活物質層」欄に示す全固体二次電池用負極シートの負極活物質層上に、表4の「固体電解質層」欄に示す全固体二次電池用固体電解質シートを負極活物質層と固体電解質層とが隣接するように積層し、得られた積層体を25℃、100MPaの条件でプレスした。その後、全固体二次電池用固体電解質シートのアルミニウム箔を剥離して、ステンレス箔-負極活物質層-固体電解質層からなる積層体を得た。次いで、この積層体の固体電解質層上に、表4の「正極活物質層」欄に示す全固体二次電池用正極シートを固体電解質層と正極活物質層とが隣接するように積層し、得られた積層体を120℃、150MPaの条件で熱プレスした。その後、更に120℃、400MPaで5分加圧して、ステンレス箔-負極活物質層(層厚30μm)-固体電解質層(層厚80μm)-正極活物質層(層厚80μm)-アルミニウム箔からなる全固体二次電池用積層体を作製した。
 次いで、作製した全固体二次電池用積層体を用いて図2に示す全固体二次電池13を作製した。具体的には、各全固体二次電池用積層体を直径10mmの円板状に切り出した。得られた円板状積層体をスペーサーとワッシャー(図2において図示せず)を組み込んだ、ステンレス製の2032型コインケース11に入れ、2032型コインケース11をかしめる(拘束圧:0.1MPa)ことで、全固体二次電池T-1~T-25、T-1H、T-17H及びHT-1~HT-21をそれぞれ製造した。
<構成層中の硫化物系無機固体電解質の平均粒径の測定>
 作製した各全固体二次電池用固体電解質シートの固体電解質層、及び全固体二次電池用電極シートの活物質層について、上述のようにして、硫化物系無機固体電解質の平均粒径を測定した。その結果、表1~表3に示す平均粒径(各組成物の調製に用いた硫化物系無機固体電解質の平均粒径D50)とほぼ一致した。
 製造した全固体二次電池を用いて、充放電特性(サイクル特性及びレート特性)を評価した。その結果を表4に示す。
<評価1:サイクル特性>
 製造した各全固体二次電池について、充放電評価装置TOSCAT-3000(商品名、東洋システム社製)により、放電容量を測定して、サイクル特性を評価した。
 具体的には、各全固体二次電池を、それぞれ、30℃の環境下、充電電流値0.1mAで電池電圧が4.3Vに達するまで充電した。その後、放電電流値0.1mAの条件で電池電圧が3.0Vに達するまで放電した。
 その後、サイクル試験として、45℃の環境下、充電電流値0.6mAの条件で電池電圧が4.3Vに達するまで充電し、次いで、放電電流値0.6mAの条件で電池電圧が3.0Vに達するまで放電した。この充電1回と放電1回とを充放電1サイクルとして、同じ条件で充放電を20サイクル繰り返した。
 サイクル試験における、1サイクル目の放電容量と20サイクル目の放電容量とを測定して、下記式から放電容量維持率(%)を求め、下記評価基準に従って評価した。本試験においては、評価基準「C」以上が合格である。
 
 放電容量維持率(%)
=[20サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量]×100
 
 - 評価基準 -
 A 70%以上、100%以下
 B 60%以上、70%未満
 C 50%以上、60%未満
 D 35%以上、50%未満
 E       35%未満
 
<評価2:レート特性>
 製造した各全固体二次電池について、充放電評価装置TOSCAT-3000(東洋システム社製)により、放電容量を測定して、レート特性を評価した。
 具体的には、各全固体二次電池を、それぞれ、30℃の環境下、充電電流値0.1mAで電池電圧が4.3Vに達するまで充電した。その後、放電電流値0.1mAの条件で電池電圧が3.0Vに達するまで放電した(1サイクル目)。
 その後、45℃の環境下、充電電流値0.1mAの条件で電池電圧が4.3Vに達するまで充電し、次いで、放電電流値2.1mAの条件で電池電圧が3.0Vに達するまで放電した(2サイクル目)。
 1サイクル目の放電容量と2サイクル目の放電容量とを測定し、下記式から放電容量維持率(%)を求め、下記評価基準に従って評価した。本試験においては、評価基準「C」以上が合格である。
 
 放電容量維持率(%)
=[2サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量]×100
 
 - 評価基準 -
 A 80%以上、100%以下
 B 65%以上、 80%未満
 C 50%以上、 65%未満
 D 30%以上、 50%未満
 E        30%未満
 
<評価3:密着性試験(強度試験)>
 作製した全固体二次電池用正極シート若しくは全固体二次電池用負極シート、又は以下のようにして製造した全固体二次電池を用いて、密着性を評価した。その結果を表5に示す。
 密着性の評価は、正極用組成物及び負極用組成物については全固体二次電池用正極シート若しくは全固体二次電池用負極シートを用いて、無機固体電解質含有組成物については全固体二次電池を用いて、行った。
 上記<全固体二次電池の製造>において、全固体二次電池用正極シート及び全固体二次電池用負極シートとして全固体二次電池用正極シートPS-2及び全固体二次電池用負極シートNS-2を用いて、全固体二次電池用固体電解質シートとして全固体二次電池用固体電解質シートS-1~S-8及びHS-1~HS-7をそれぞれ用いたこと以外は、上記<全固体二次電池の製造>と同様にして、全固体二次電池用固体電解質シートの密着性評価用の全固体二次電池を製造した。
 上記各シート又は評価用の全固体二次電池から直径10mmの円板状試験片を切り出した。シートから切り出した各試験片の集電体、又は全固体二次電池から切り出した各試験片のステンレス箔(負極集電体)を下にして机の上に置き、縦1cm、横5cmのテープ(商品名:NITTO TAPE P-222、日東電工社製)を各試験片の表面に貼り付けた。このテープを表面に対して90°の角度で引張速度30mm/minで剥離し(90°剥離試験)、各試験片の集電体と活物質層との間、又は、構成層間で剥離が生じた際のテープを引っ張る強度を下記評価基準にあてはめ評価した。本試験においては、評価基準「C」以上が合格である。
 なお、上記剥離が生ぜずテープだけが剥がれた場合、別の試験片を用いて再度評価を行った。
 
 - 評価基準 -
 A 0.2N/cm以上
 B 0.1N/cm以上、0.2N/cm以下
 C           0.1N/cm以下
 D テープを付着させただけで構成層に割れ、欠けが発生した
 E 試験前から構成層に割れ、欠けが発生していた
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
 表4及び表5に示す結果から次のことが分かる。
 本発明で規定する、硫化物系無機固体電解質(SE)、硫化物系無機固体電解質(SE)、ポリマーバインダー(B)及びポリマーバインダー(B)の少なくとも1つでも含有しない比較例の無機固体電解質含有組成物は、構成層について固体粒子同士の密着性及び層間密着性(密着性試験)、及び全固体二次電池についてサイクル特性とレート特性とを鼎立させることができない。例えば、吸着率の小さなポリマーバインダーを用いていないHS-1、HPS-1及びHNS-1は十分な密着性を示していない。これは、固体粒子同士の結着にポリマーバインダーが優先的に使用され、層間密着性を補強するポリマーバインダーが少ないためと考えられるためである。このような層間密着性の改善不良は固体粒子又はポリマーバインダーの平均粒径が小さくなるほど顕著な傾向を示す。一方、吸着率の大きなポリマーバインダーを用いていないHS-2、HPS-2及びHNS-2も十分な密着性を示さない。これは、層間密着性の強化にポリマーバインダーが優先的に使用され、固体粒子同士を密着させるポリマーバインダーが少ないためと考えられるためである。そしてこれらで形成した構成層を有する全固体二次電池HT-1等はいずれも充放電特性に劣る。
 これに対して、本発明で規定する、硫化物系無機固体電解質(SE)、硫化物系無機固体電解質(SE)、ポリマーバインダー(B)及びポリマーバインダー(B)のすべてを含有する本発明の無機固体電解質含有組成物は、固体粒子同士の密着性及び層間密着性(密着性試験)が強固な構成層を形成でき、しかもこの無機固体電解質含有組成物で形成した構成層を少なくとも1つ適用することにより、サイクル特性及びレート特性の充放電特性に優れた全固体二次電池を実現できる。このように、本発明の無機固体電解質含有組成物は、全固体二次電池の少なくとも1つの構成層の形成に用いることにより、サイクル特性、レート特性及び強度(層間密着性)を高い水準で鼎立した全固体二次電池を実現することができる。
 本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。
 本願は、2019年9月30日に日本国で特許出願された特願2019-178610に基づく優先権を主張するものであり、これはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。
1 負極集電体
2 負極活物質層
3 固体電解質層
4 正極活物質層
5 正極集電体
6 作動部位
10 全固体二次電池
11 2032型コインケース
12 全固体二次電池用積層体
13 全固体二次電池(コイン電池)

Claims (18)

  1.  周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンの伝導性を有し、平均粒径が1μm以上の硫化物系無機固体電解質(SE)と、
     該硫化物系無機固体電解質(SE)に対する吸着率が30%以上であるポリマーバインダー(B)と、
     周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンの伝導性を有し、平均粒径が1μm未満の硫化物系無機固体電解質(SE)と、
     該硫化物系無機固体電解質(SE)に対する吸着率が30%未満であるポリマーバインダー(B)と、を含有する無機固体電解質含有組成物。
  2.  前記硫化物系無機固体電解質(SE)の平均粒径が2μm以上であり、
     前記硫化物系無機固体電解質(SE)の平均粒径が0.8μm以下である、請求項1に記載の無機固体電解質含有組成物。
  3.  前記硫化物系無機固体電解質(SE)の平均粒径と前記硫化物系無機固体電解質(SE)の平均粒径との差が0.5μm以上である、請求項1又は2に記載の無機固体電解質含有組成物。
  4.  前記ポリマーバインダー(B)の吸着率と、前記ポリマーバインダー(B)の吸着率との差が30%以上である、請求項1~3のいずれか1項に記載の無機固体電解質含有組成物。
  5.  前記ポリマーバインダー(B)が、下記官能基群(a)から選択される官能基を有する構成成分を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の無機固体電解質含有組成物。
    <官能基群(a)>
     ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシ基、スルホ基、リン酸基、ホスホン酸基、スルファニル基、エーテル結合、イミノ基、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、ヘテロ環基、アリール基、無水カルボン酸基、イソシアナート基、アルコキシシリル基、フルオロアルキル基、シロキサン基
  6.  前記ポリマーバインダー(B)が、ポリウレタン、(メタ)アクリルポリマー、ポリエステル又はポリイミドである、請求項1~5のいずれか1項に記載の無機固体電解質含有組成物。
  7.  前記ポリマーバインダー(B)が、ポリウレタン、炭化水素系ポリマー、フッ素系ポリマー又は(メタ)アクリルポリマーである、請求項1~6のいずれか1項に記載の無機固体電解質含有組成物。
  8.  前記無機固体電解質含有組成物が、前記硫化物系無機固体電解質(SE)及び前記ポリマーバインダー(B)の予備混合物と、前記硫化物系無機固体電解質(SE)と、前記ポリマーバインダー(B)との混合物である、請求項1~7のいずれか1項に記載の無機固体電解質含有組成物。
  9.  活物質を含有する、請求項1~8のいずれか1項に記載の無機固体電解質含有組成物。
  10.  前記ポリマーバインダー(B)の前記活物質に対する吸着率が20%以上であり、
     前記ポリマーバインダー(B)の前記活物質に対する吸着率が20%未満である、請求項9に記載の無機固体電解質含有組成物。
  11.  前記活物質が、ケイ素元素又はスズ元素を含有する活物質である、請求項9又は10に記載の無機固体電解質含有組成物。
  12.  導電助剤を含有する、請求項1~11のいずれか1項に記載の無機固体電解質含有組成物。
  13.  請求項1~12のいずれか1項に記載の無機固体電解質含有組成物で構成した層を有する全固体二次電池用シート。
  14.  正極活物質層と固体電解質層と負極活物質層とをこの順で具備する全固体二次電池であって、
     前記正極活物質層、前記固体電解質層及び前記負極活物質層の少なくとも1つの層が、請求項1~12のいずれか1項に記載の無機固体電解質含有組成物で構成した層である、全固体二次電池。
  15.  請求項1~12のいずれか1項に記載の無機固体電解質含有組成物の製造方法であって、
     前記硫化物系無機固体電解質(SE)及び前記ポリマーバインダー(B)との混合に先立って、前記硫化物系無機固体電解質(SE)と前記ポリマーバインダー(B)とを予備混合する、無機固体電解質含有組成物の製造方法。
  16.  前記硫化物系無機固体電解質(SE)及び前記ポリマーバインダー(B)の予備混合物と、前記硫化物系無機固体電解質(SE)と、前記ポリマーバインダー(B)とを混合する、請求項15に記載の無機固体電解質含有組成物の製造方法。
  17.  請求項1~12のいずれか1項に記載の無機固体電解質含有組成物を製膜する、全固体二次電池用シートの製造方法。
  18.  請求項17に記載の製造方法を経て全固体二次電池を製造する、全固体二次電池の製造方法。
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