WO2022004884A1 - 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、並びに、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池 - Google Patents

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、並びに、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池 Download PDF

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広 磯島
秀幸 鈴木
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing an all-solid-state secondary battery sheet and an all-solid-state secondary battery, and an all-solid-state secondary battery sheet and an all-solid-state secondary battery.
  • the all-solid-state secondary battery consists of a negative electrode, an electrolyte, and a positive electrode, all of which are solid, and 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.
  • an inorganic solid electrolyte, an active material, or the like is used as a material for forming a constituent layer (solid electrolyte layer, negative electrode active material layer, positive electrode active material layer, etc.).
  • this inorganic solid electrolyte particularly an oxide-based inorganic solid electrolyte and a sulfide-based inorganic solid electrolyte, is expected as an electrolyte material having high ionic conductivity approaching that of an organic electrolytic solution.
  • Patent Document 1 describes a method for producing a solid electrolyte layer. Specifically, in this production method, a sulfide-based solid electrolyte material and a binder polymer having a double bond capable of binding to a sulfur component are mixed in a solvent to obtain a solid electrolyte layer-forming slurry.
  • It has a solid electrolyte layer forming slurry preparation step and a bonding treatment step of binding the sulfur component in the sulfide-based solid electrolyte material and the double bond of the binder polymer by bonding the solid electrolyte layer forming slurry. ing.
  • the constituent layer forming material is used from the viewpoint of improving the battery performance (for example, cycle characteristics) of the all-solid secondary battery. It is desirable to have excellent characteristics such as dispersibility and ease of handling. From the viewpoint of reducing the environmental load and the manufacturing cost in recent years, the use of a high-concentration composition (concentrated slurry) having an increased solid content concentration has been studied as a material for forming a constituent layer. However, as the solid content concentration of the composition is increased, the properties of the composition generally deteriorate significantly.
  • Patent Document 1 is a method of chemically bonding a sulfide-based solid electrolyte material and a binder polymer by heating the slurry after coating to produce a solid electrolyte layer. , It has not been studied from the viewpoint of improving the characteristics of the slurry to form a solid electrolyte layer.
  • the present invention provides a method for producing a sheet for an all-solid-state secondary battery, which can improve the cycle characteristics of the all-solid-state secondary battery even by using an inorganic solid electrolyte-containing composition having an increased solid content concentration, and excellent cycle characteristics.
  • An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an all-solid-state secondary battery that can be realized.
  • Another object of the present invention is to provide an all-solid-state secondary battery sheet and an all-solid-state secondary battery manufactured by the above-mentioned manufacturing method.
  • the present inventors have found that the temperature (preparation temperature) at the time of preparation of the inorganic solid electrolyte-containing composition (slurry) has been determined. It is significantly related to the dispersion characteristics that suppress the aggregation of solid particle materials (also referred to as solid particles), and further, the temperature of the slurry-like inorganic solid electrolyte-containing composition used for coating film formation (coating film forming).
  • the pre-temperature) imparts appropriate viscosity to the slurry and develops high fluidity, and is significantly related to the property of adhering the solid particles in the constituent layer to the substrate (stable coating suitability).
  • An inorganic solid electrolyte-containing composition containing an inorganic solid electrolyte having conductivity of an ion of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table and a dispersion medium is coated and formed on a substrate.
  • a method for manufacturing sheets for all-solid-state secondary batteries A method for producing an all-solid-state secondary battery sheet in which either or both of the preparation temperature and the pre-coating film-forming temperature of the inorganic solid electrolyte-containing composition are set to 35 to 90 ° C.
  • a method for manufacturing an all-solid-state secondary battery including a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode active material layer in this order.
  • a method for manufacturing an all-solid-state secondary battery including. ⁇ 9> The manufacture of the all-solid-state secondary battery according to ⁇ 8>, wherein the all-solid-state secondary battery comprises a current collector laminated on the opposite side of each of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer.
  • a method for manufacturing an all-solid secondary battery which comprises a step of manufacturing through the method for manufacturing a sheet for an all-solid secondary battery according to one.
  • An all-solid-state secondary battery including a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode active material layer in this order.
  • An all-solid-state secondary battery in which at least one layer of a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode active material layer is composed of the sheet for an all-solid-state secondary battery according to ⁇ 10>.
  • the all-solid secondary battery according to ⁇ 10> wherein at least one of a positive electrode on which a current collector and a positive electrode active material layer are laminated, a solid electrolyte layer, and a negative electrode on which a current collector and a negative electrode active material layer are laminated is An all-solid rechargeable battery consisting of a sheet for use.
  • the method for producing a sheet for an all-solid-state secondary battery of the present invention is for an all-solid-state secondary battery capable of improving the cycle characteristics of the all-solid-state secondary battery even by using an inorganic solid electrolyte-containing composition having an increased solid content concentration. Sheets can be manufactured. Further, in the method for producing an all-solid-state secondary battery of the present invention, an excellent all-solid-state secondary battery can be produced even by using an inorganic solid electrolyte-containing composition having an increased solid content concentration. Further, the all-solid-state secondary battery sheet of the present invention can be incorporated into the all-solid-state secondary battery as a constituent layer to improve the cycle characteristics of the all-solid-state secondary battery. In addition, the all-solid-state secondary battery of the present invention can realize excellent cycle characteristics.
  • 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. Further, it is meant to include a derivative which has been partially changed, such as by introducing a substituent, as long as the effect of the present invention is not impaired.
  • (meth) acrylic means one or both of acrylic and methacrylic. The same applies to (meth) acrylate.
  • an all-solid-state battery produced by applying the method for producing a sheet for an all-solid-state secondary battery of the present invention and the method for producing an all-solid-state secondary battery of the present invention also referred to as the production method of the present invention.
  • a secondary battery sheet and an all-solid-state secondary battery will be described.
  • the sheet for an all-solid-state secondary battery of the present invention is a sheet-like molded body that can form 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.
  • each layer constituting the all-solid-state secondary battery sheet may have a single-layer structure or a multi-layer structure.
  • the solid electrolyte layer or the active material layer on the substrate is formed by the method for producing the all-solid-state secondary battery sheet of the present invention. Therefore, the sheet for an all-solid-state secondary battery of the present invention can be used as a solid electrolyte layer, an active material layer, or an electrode of an all-solid-state secondary battery by appropriately peeling off the base material to cycle the all-solid-state secondary battery.
  • the characteristics can be improved.
  • the electrode sheet for an all-solid-state secondary battery is incorporated into the all-solid-state secondary battery as an electrode, the active material layer and the current collector are firmly adhered to each other, so that the cycle characteristics can be further improved.
  • the inorganic solid electrolyte used in the method for producing the all-solid-state secondary battery sheet of the present invention is prepared by mixing (dispersing) each component at a preparation temperature of 30 to 95 ° C., the solid particles are mutually prepared. It is considered that the action can be weakened to suppress aggregation or sedimentation of solid particles.
  • the dispersibility of the solid particles in the composition can be enhanced, and the highly dispersed state can be stably maintained even over time.
  • the constituent layer is formed by using the composition containing an inorganic solid electrolyte exhibiting such excellent dispersion characteristics, it is possible to form a constituent layer in which solid particles are uniformly arranged and bound with less agglomerates of solid particles. Therefore, the generation or expansion of voids due to charging / discharging can be suppressed, which contributes to the improvement of the cycle characteristics of the all-solid-state secondary battery.
  • the composition containing an inorganic solid electrolyte to be used is preheated to 30 to 95 ° C.
  • the interaction between the solid particles is effectively weakened and immediately before film formation.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition of No. 1 can develop viscosity (fluidity) suitable for film formation in addition to improving the dispersion characteristics.
  • the coated inorganic solid electrolyte-containing composition can be appropriately flowed (leveled), and the occurrence of severe unevenness due to insufficient flow or excessive flow can be suppressed (for the surface properties of the coated surface). Excellent), and the interfacial contact state of the solid particles is good, and the solid particles adhere firmly.
  • the solid content concentration of the inorganic solid electrolyte-containing composition is set higher than before, one or both of the preparation temperature and the pre-coating film forming temperature is set to the above temperature. It can be expressed without impairing the above-mentioned action, and the above-mentioned excellent dispersion characteristics and coating suitability can be realized.
  • the constituent layer is formed by using an inorganic solid electrolyte-containing composition having excellent dispersion characteristics and coating suitability, solid particles and further solid particles can be formed while suppressing the generation of voids due to the improvement of the dispersion characteristics. Adhesion to the base material (current collector) is enhanced, and current concentration (deterioration of solid particles) on steep convex portions on the surface of the constituent layer can be suppressed. Therefore, the cycle characteristics of the all-solid-state secondary battery can be improved.
  • the solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery of the present invention may be a sheet having a solid electrolyte layer, for example, a sheet having no base material and formed from the solid electrolyte layer (sheet from which the base material has been peeled off). ), A laminated sheet in which a solid electrolyte layer is formed on a base material, and a laminated sheet having a solid electrolyte layer and a protective layer on the base material in this order.
  • the solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery may have a layer other than the solid electrolyte layer. Examples of the other layer include a protective layer (release sheet), a current collector, a coat layer, and the like.
  • the solid electrolyte layer included in the solid electrolyte sheet for an all-solid-state secondary battery is formed by the method for producing a sheet for an all-solid-state secondary battery of the present invention.
  • the surface state of the solid electrolyte layer is appropriately determined in consideration of ionic conductivity, adhesion to the layer provided on the surface, and the like. However, if the unevenness of the surface is too large, the current concentrates on the steep convex portion and deteriorates the solid particles, resulting in deterioration of the cycle characteristics of the all-solid-state secondary battery. Therefore, in terms of cycle characteristics, the surface of the solid electrolyte layer is preferably flat (smooth) (with few steep protrusions).
  • the maximum height roughness Rz is preferably less than 10 ⁇ m, more preferably 8.0 ⁇ m or less, still more preferably 6.0 ⁇ m or less.
  • the lower limit of the maximum height roughness Rz is not particularly limited, and it is practical to set it to, for example, 0.5 ⁇ m or more.
  • the maximum height roughness Rz of the solid electrolyte layer is a value calculated by the method described in Examples.
  • the solid electrolyte layer has strong adhesion between solid particles, and the strength of the layer itself is also high.
  • 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 described later.
  • 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-shaped body) such as an organic material and an inorganic material.
  • a material described in the current collector described later a sheet body (plate-shaped body) such as an organic material and an inorganic material.
  • 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 a sheet having an active material layer, but is usually a sheet having a current collector and an active material layer. ..
  • a sheet that does not have a base material and is formed from an active material layer a sheet from which the base material is peeled off
  • a laminated sheet in which an active material layer is formed on a base material current collector
  • the electrode sheet may have the other layers described above.
  • the active material layer formed on the substrate is formed by the method for producing an all-solid-state secondary battery sheet of the present invention, and the solid electrolyte layer formed on the active material layer is the all-solid-state secondary battery of the present invention. It is preferably formed by a method for manufacturing a sheet for use.
  • the surface state of the active material layer and the solid electrolyte layer formed by the method for producing a sheet for an all-solid secondary battery of the present invention and the adhesion of solid particles are the same as those of the above-mentioned solid electrolyte layer. Further, the active material layer formed on the base material exhibits strong adhesion to the current collector in addition to the adhesion of the solid particles. It is considered that this is because the interfacial contact state between the solid particles and the surface of the current collector is improved.
  • the content of each component in the solid electrolyte layer or the active material layer in the electrode sheet is not particularly limited, but the content of each component in the solid content of the inorganic solid electrolyte-containing composition (electrode composition) described later is preferable. 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 all-solid-state secondary battery sheet has a layer other than the active material layer or the solid electrolyte layer formed by the method for producing the all-solid-state secondary battery sheet of the present invention
  • this layer is a known material. Can be used which is manufactured by a usual method.
  • the all-solid secondary battery of the present invention has a positive electrode active material layer, a negative electrode active material layer facing the positive electrode active material layer, and a solid electrolyte layer arranged between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer.
  • the all-solid-state secondary battery of the present invention is not particularly limited as long as it has a solid electrolyte layer between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. The configuration of can be adopted.
  • the positive electrode active material layer is formed by laminating a positive electrode current collector on the surface opposite to the solid electrolyte layer to form a positive electrode
  • the negative electrode active material layer is a negative electrode on the surface opposite to the solid electrolyte layer.
  • the current collectors are laminated to form a negative electrode.
  • each constituent layer (including a current collector and the like) constituting the all-solid-state secondary battery may have a single-layer structure or a multi-layer structure.
  • At least one of a negative electrode active material layer (negative electrode), a positive electrode active material layer (positive electrode), and a solid electrolyte layer is formed by the method for manufacturing an all-solid-state secondary battery sheet of the present invention. It consists of a sheet for an all-solid-state secondary battery.
  • the negative electrode active material layer (negative electrode), the positive electrode active material layer (positive electrode), and the solid electrolyte layer are all formed by the method for producing a sheet for an all-solid secondary battery of the present invention. It is composed of all-solid-state secondary battery sheets.
  • the all-solid-state secondary battery of the present invention incorporates, as at least one constituent layer, an all-solid-state secondary battery sheet formed by the method for manufacturing an all-solid-state secondary battery sheet of the present invention. Therefore, the all-solid-state secondary battery of the present invention exhibits excellent cycle characteristics.
  • the thicknesses of the negative electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the positive electrode active material layer are not particularly limited.
  • the thickness of 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.
  • 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.
  • this layer is usually made of a known material. Those manufactured by the method can be used.
  • ⁇ Current collector> As the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, an electron conductor is preferable. In the present invention, 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 a 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. Preferably, 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 functional layer or a member 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.
  • 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, an aluminum alloy or a stainless steel material 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 schematic sectional view showing an all-solid-state secondary battery (lithium ion secondary battery) according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the all-solid 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 ion (Li + ) accumulated in the negative electrode is 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 secondary battery When an all-solid secondary battery having the layer structure shown in FIG. 1 is placed in a 2032 type coin case, the all-solid secondary battery is referred to as an all-solid secondary battery laminate, and the all-solid secondary battery laminate is referred to as an all-solid secondary battery laminate. Batteries manufactured in a 2032 type coin case are sometimes referred to as all-solid-state secondary batteries.
  • the positive electrode in which the positive electrode current collector and the positive electrode active material layer are laminated, the solid electrolyte layer, and the negative electrode in which the negative electrode current collector and the negative electrode active material layer are laminated are all of the present invention. It is composed of an all-solid secondary battery sheet manufactured by the method for manufacturing an all-solid secondary battery sheet.
  • the solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery constituting the solid electrolyte layer is used by peeling off the base material.
  • the solid electrolyte layer contains an inorganic solid electrolyte having the conductivity of the ions of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table, and the components described below as long as the effects of the present invention are not impaired, and is usually a positive electrode. Contains no active material and / or negative electrode active material.
  • the content of the inorganic solid electrolyte and the like in the solid electrolyte layer is the same as the content in 100% by mass of the solid content of the inorganic solid electrolyte-containing composition described later.
  • the positive electrode active material layer is composed of an inorganic solid electrolyte having conductivity of metal ions belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table, a positive electrode active material, and a component described later to the extent that the effect of the present invention is not impaired. contains.
  • the content of the positive electrode active material, the inorganic solid electrolyte, and the like in the positive electrode active material layer is the same as the content in 100% by mass of the solid content in the positive electrode composition described later.
  • the negative electrode active material layer contains an inorganic solid electrolyte having ionic conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table, a negative electrode active material, and a component described later to the extent that the effect of the present invention is not impaired. do.
  • the content of the negative electrode active material, the inorganic solid electrolyte, and the like in the negative electrode active material layer is the same as the content in 100% by mass of the solid content in the negative electrode composition described later.
  • 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.
  • composition of the positive electrode active material layer 4, the solid electrolyte layer 3 and the negative electrode active material layer 2 may be the same 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.
  • the positive electrode current collector 5 and the negative electrode current collector 1 are as described above, respectively.
  • the all-solid-state secondary battery of the present invention can be applied to various uses.
  • the application mode is not particularly limited, but for example, when it is mounted on an electronic device, it is a notebook 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, etc.), 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 military demands and space. It can also be combined with a solar cell.
  • the method for manufacturing an all-solid-state secondary battery sheet of the present invention (sometimes referred to as the sheet manufacturing method of the present invention) is an inorganic solid having ionic conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table.
  • the preparation temperature of the inorganic solid electrolyte-containing composition and before coating the film are formed.
  • the pre-film forming temperature preferably both
  • preparation or coating film forming is performed.
  • the preparation temperature and the pre-film formation temperature in the above temperature range, excellent dispersion characteristics and coating suitability can be imparted to the inorganic solid electrolyte-containing composition as described above. Therefore, the sheet for an all-solid-state secondary battery produced by using this inorganic solid electrolyte-containing composition is incorporated into the all-solid-state secondary battery as a constituent layer, and as described above, has better cycle characteristics than the conventional one. It is possible to realize an all-solid-state secondary battery showing the above.
  • the above-mentioned action effect is obtained by setting either or both of the preparation temperature and the pre-film formation temperature in the above temperature range, but at least the pre-film formation temperature is set in the above temperature range.
  • the coating suitability can be further improved in addition to the dispersion characteristics of the inorganic solid electrolyte-containing composition before film formation (before coating), and both the preparation temperature and the film formation temperature are set in the above temperature range. It is more preferable to do so in that both dispersion characteristics and coating suitability can be achieved at a higher level.
  • the preparation temperature and the pre-film formation temperature of the inorganic solid electrolyte-containing composition are set in the above ranges, and the inorganic solid electrolyte-containing composition having a high solid content concentration can be used.
  • a sheet for an all-solid-state secondary battery can be produced in basically the same manner as a usual method for forming a film using an inorganic solid electrolyte-containing composition. First, a method for preparing an inorganic solid electrolyte-containing composition and a method for forming a film will be described.
  • the composition containing an inorganic solid electrolyte is prepared by mixing an inorganic solid electrolyte and a dispersion medium, preferably a binder, preferably a conductive additive, a lithium salt, and any other components, which will be described later, in various mixers usually used, for example. As a mixture, preferably as a slurry.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition is further mixed with an active material.
  • the mixing method is not particularly limited, and the mixing can be performed using a known mixer such as a ball mill, a bead mill, a planetary mixer, a blade mixer, a roll mill, a kneader, a disc mill, a self-revolving mixer, and a narrow gap type disperser. can.
  • the mixing conditions are also not particularly limited.
  • the rotation speed of the self-revolution mixer or the like can be set to 200 to 3,000 rpm.
  • the mixed atmosphere may be any of air, dry air (dew point ⁇ 20 ° C. or lower), inert gas (for example, argon gas, helium gas, nitrogen gas) and the like. Since the inorganic solid electrolyte easily reacts with moisture, the mixing is preferably carried out under dry air or in an inert gas.
  • the mixing temperature (also referred to as preparation temperature and dispersion temperature) and mixing time are not particularly limited, and an appropriate temperature can be applied.
  • the temperature can be 15 ° C. or higher.
  • the mixing temperature is preferably set to 35 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher.
  • the upper limit of the mixing temperature is preferably set to 90 ° C. or lower, more preferably 80 ° C. or lower, further preferably 70 ° C. or lower, particularly preferably 65 ° C. or lower, and 60 ° C. or lower. It is most preferable to set the temperature below ° C.
  • the method for heating the composition containing an inorganic solid electrolyte to the above temperature is not particularly limited, and for example, it is preferable to preheat a component such as a dispersion medium, and it is also preferable to use the heating function of the mixer. ..
  • a component such as a dispersion medium
  • the mixing time at this time is not particularly limited and may be, for example, 1 to 60 minutes, and when a rotation / revolution mixer or the like is used, the lower limit may be set to 10 seconds.
  • the components may be mixed all at once, sequentially, or in multiple stages.
  • the mixing conditions at each stage are usually set to the above mixing conditions.
  • the prepared inorganic solid electrolyte-containing composition is then film-formed on the substrate, that is, coated (coated) on the surface of the substrate and dried.
  • the prepared inorganic solid electrolyte-containing composition (unheated or less than 35 ° C.) can be formed into a film as it is, but it is preferable to heat the composition to a pre-film-forming temperature before the film-forming.
  • heating the inorganic solid electrolyte-containing composition before film formation means that the inorganic solid electrolyte-containing composition having not reached the pre-film formation temperature (a composition prepared at a temperature at the time of preparation outside the above range, after preparation).
  • the temperature of the inorganic solid electrolyte-containing composition prepared at the preparation temperature of 35 to 90 ° C. is maintained (heat kept) until coating.
  • the pre-film formation temperature refers to the temperature of the inorganic solid electrolyte-containing composition at the time of coating (immediately before), and is set within the same range as the above preparation temperature, but does not need to be set to the same temperature as the preparation temperature. ..
  • the method of heating the inorganic solid electrolyte-containing composition before film formation to the above temperature is not particularly limited, and for example, a method of preheating the inorganic solid electrolyte-containing composition in a mixer, a constant temperature bath, or the like, or an inorganic solid electrolyte-containing composition. Examples thereof include a method of heating the composition while transferring it in a heated pipe.
  • the method for maintaining the temperature is not particularly limited, and examples thereof include a heat insulating method similar to the above heating method.
  • a heat insulating method similar to the above heating method.
  • the temperature is stable.
  • the heating time is not particularly limited as long as it reaches a predetermined temperature, and can be, for example, 1 to 60 minutes.
  • heating conditions and heat retention conditions can be set as appropriate.
  • the method for applying the inorganic solid electrolyte-containing composition is not particularly limited and can be appropriately selected.
  • wet coating methods such as spray coating, spin coating coating, dip coating coating, slit coating, stripe coating, and bar coat coating can be mentioned.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition is formed into a film after preparation.
  • the time from the preparation to the film formation (coating) is appropriately set in consideration of the dispersion characteristics of the inorganic solid electrolyte-containing composition and the like. It is determined. For example, when the composition containing an inorganic solid electrolyte is not heated or kept warm before the film formation, it is preferable to form the film within 48 hours after the preparation.
  • the composition containing an inorganic solid electrolyte when heated or kept warm before film formation, it may exceed 48 hours and is not particularly limited.
  • the time from heating or heat retention to film formation (coating) is appropriately determined in consideration of the dispersion characteristics, coating characteristics, etc. of the inorganic solid electrolyte-containing composition. For example, it is preferable to form a film within 48 hours after heating or heat retention, and it is more preferable to form a film within 12 hours.
  • the base material is usually used without heating or cooling, but may be heated.
  • the heating temperature of the substrate is not particularly limited, but is set within the range of the pre-film formation temperature, for example.
  • the drying temperature of the applied inorganic solid electrolyte-containing composition is not particularly limited as long as the dispersion medium can be removed, and is appropriately set according to the boiling point of the dispersion medium and the like.
  • the lower limit of the drying temperature is preferably 60 ° C. or higher, more preferably 90 ° C. or higher, further preferably 100 ° C. or higher, and particularly preferably 120 ° C. or higher.
  • the upper limit thereof is preferably 300 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower, further preferably 230 ° C. or lower, and particularly preferably 200 ° C. or lower.
  • the drying method of the composition containing an inorganic solid electrolyte is not particularly limited, and various known drying methods can be applied.
  • the drying time is not particularly limited and may be, for example, 1 minute or more and 5 hours or less.
  • the coated inorganic solid electrolyte-containing composition is usually dried quickly, but may be dried at intervals as long as the effects (dispersion characteristics, coating characteristics) of the present invention are not impaired.
  • the coating dry layer means a layer formed by applying an inorganic solid electrolyte-containing composition and drying and removing the dispersion medium, and the dispersion medium remains as long as the effect of the present invention is not impaired.
  • the residual amount may be, for example, 3% by mass or less in each layer.
  • the coating dry layer is preferably pressurized.
  • Examples of the pressurizing method include a method using a hydraulic cylinder press or 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 at this time is the same as the above-mentioned drying temperature, and the inorganic solid electrolyte can be pressed at a temperature higher than the glass transition temperature. It is also possible to press at a temperature higher than the glass transition temperature of the polymer contained in the binder. However, in general, the temperature does not exceed the melting point of this polymer.
  • the pressurization may be performed in a state where the coating solvent or the dispersion medium is dried in advance, or may be performed in a state where the solvent or the dispersion medium remains.
  • 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).
  • the press pressure may be uniform or different with respect to the pressed portion such as the seat surface.
  • the press pressure can be changed according to the area or film 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 atmosphere in the film forming method is not particularly limited, and for example, the mixed atmosphere in the method for preparing an inorganic solid electrolyte-containing composition is not particularly limited. Applicable. As described above, the inorganic solid electrolyte-containing composition is coated and formed on the substrate to produce a sheet for an all-solid secondary battery.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition used in the sheet manufacturing method of the present invention contains an inorganic solid electrolyte having ionic conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table, and a dispersion medium.
  • the composition containing an inorganic solid electrolyte is preferably a slurry in which the inorganic solid electrolyte is dispersed in a dispersion medium.
  • the solid content concentration of the inorganic solid electrolyte-containing composition is not particularly limited and can be appropriately set, for example, 20 to 80% by mass, preferably 30 to 70% by mass, more preferably 40 to 60% by mass. preferable.
  • the preparation temperature and the pre-film formation temperature of the inorganic solid electrolyte-containing composition within the above ranges, the dispersion characteristics and the coating suitability can be effectively improved. Therefore, the solid as the inorganic solid electrolyte-containing composition.
  • a high-concentration composition having a higher concentration than the conventional one can be used.
  • the lower limit of the solid content concentration of the high-concentration composition can be set to more than 50% by mass, preferably more than 60% by mass, more preferably 65% by mass or more, and 70% by mass. The above is more preferable.
  • the upper limit value is less than 100% by mass, for example, 90% by mass or less, preferably 85% by mass or less, and more preferably 80% by mass or less.
  • the viscosity of the inorganic solid electrolyte-containing composition used in the sheet manufacturing method of the present invention at 25 ° C. is not particularly limited.
  • the viscosity at 25 ° C. is preferably 200 to 15,000 cP, preferably 500 to 10,000 cP, in terms of improving the dispersion characteristics and coating suitability, and further setting the viscosity change width ⁇ described above. More preferably, it is more preferably 200 to 8,000 cP, and particularly preferably 400 to 6,000 cP. Further, in the sheet manufacturing method of the present invention, the difference between the viscosity of the inorganic solid electrolyte-containing composition at 25 ° C.
  • viscosity change width ⁇ is 1,000 cP or more, the molecular motion of the solid particles becomes active in the inorganic solid electrolyte-containing composition at the time of preparation or before film formation, and the dispersion characteristics and further Can be expected to further improve coating suitability.
  • the viscosity change width ⁇ is more preferably 1,200 cP or more, and further preferably 1,500 cP or more.
  • the upper limit of the viscosity change width ⁇ is not particularly limited, but is actually 10,000 cP or less, preferably 5,000 cP or less.
  • the viscosity at the preparation temperature and the pre-film formation temperature is not particularly limited, but is usually lower than the viscosity at 25 ° C., in terms of improving the dispersion characteristics and coating suitability, and further setting the viscosity change width ⁇ described above. It is preferably 50 to 3,500 cP, more preferably 100 to 3,000 cP, and even more preferably 200 to 2,500 cP.
  • the viscosity of the inorganic solid electrolyte-containing composition at each temperature is a value calculated by the method described in Examples.
  • the viscosity of the inorganic solid electrolyte-containing composition may be changed or adjusted, for example, by changing or adjusting the solid content concentration of the inorganic solid electrolyte-containing composition, the type or content of solid particles or binder, the type of dispersion medium, etc., and the dispersion conditions, etc. , Can be set as appropriate.
  • the viscosity change width ⁇ can be set within the above range by changing or adjusting the solid content concentration of the inorganic solid electrolyte-containing composition, the type of dispersion medium, the preparation temperature or the temperature before film formation.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition 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), and specifically, is filtered through a 0.02 ⁇ m membrane filter and Karl Fischer.
  • the value shall be the value measured using titration.
  • the composition containing an inorganic solid electrolyte also includes an embodiment containing an active material, a conductive auxiliary agent, and the like in addition to the inorganic solid electrolyte (the composition of this embodiment is referred to as an electrode composition).
  • the composition of this embodiment is referred to as an electrode composition.
  • the composition containing an inorganic solid electrolyte contains an inorganic solid electrolyte (in the form of particles, it is also referred to as inorganic solid electrolyte particles).
  • 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 (polyelectrolyte represented by polyethylene oxide (PEO), organic represented by lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiTFSI), etc.).
  • PEO polyethylene oxide
  • LiTFSI lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide
  • electrolyte salt since 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 also 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.
  • electrolyte or inorganic electrolyte salts LiPF 6 , LiBF 4 , Lithium bis (fluorosulfonyl) imide (LiFSI), LiCl, etc.
  • the inorganic solid electrolyte is not particularly limited as long as it has the ionic conductivity of a 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 ionic conductivity of lithium ions.
  • a solid electrolyte material usually used for an all-solid secondary battery can be appropriately selected and used.
  • examples of the inorganic solid electrolyte include (i) a sulfide-based inorganic solid electrolyte, (ii) an oxide-based inorganic solid electrolyte, (iii) a halide-based inorganic solid electrolyte, and (iv) a hydride-based inorganic solid electrolyte.
  • the sulfide-based inorganic solid electrolyte is preferable from the viewpoint that a better interface can be formed between the active material and the inorganic solid electrolyte.
  • the sulfide-based inorganic solid electrolyte contains a sulfur atom, has ionic conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table, and is electronically insulated. Those having sex are preferable.
  • 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 an element.
  • 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 amorphous (glass) or crystallized (glass-ceramic), or only a part thereof may be crystallized.
  • Li—P—S based glass containing Li, P and S, or Li—P—S based glass ceramics containing Li, P and S can be used.
  • 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 the sulfides of the elements represented by LiI, LiBr, LiCl) and 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,
  • 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 oxide-based inorganic solid electrolyte contains an oxygen atom, has ionic conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table, and is electronically insulated. Those having sex are preferable.
  • the oxide-based inorganic solid electrolyte preferably has an ionic conductivity of 1 ⁇ 10 -6 S / cm or more, more preferably 5 ⁇ 10 -6 S / cm or more, and 1 ⁇ 10 -5 S. It is particularly preferable that it is / cm or more.
  • the upper limit is not particularly limited, but it is practical that it is 1 ⁇ 10 -1 S / cm or less.
  • Li xa La ya TiO 3 [xa satisfies 0.3 ⁇ xa ⁇ 0.7, and ya satisfies 0.3 ⁇ ya ⁇ 0.7.
  • LLT Li xb Layb Zr zb M bb mb Onb
  • M bb is one or more elements selected from Al, Mg, Ca, Sr, V, Nb, Ta, Ti, Ge, In and Sn.
  • Xb satisfies 5 ⁇ xb ⁇ 10, yb satisfies 1 ⁇ yb ⁇ 4, zb satisfies 1 ⁇ zb ⁇ 4, mb satisfies 0 ⁇ mb ⁇ 2, and nb satisfies 5 ⁇ nb ⁇ 20. Satisfies.); Li xc Byc M cc zc Onc (M cc is one or more elements selected from C, S, Al, Si, Ga, Ge, In and Sn.
  • Xc is 0 ⁇ xc ⁇ 5 , Yc satisfies 0 ⁇ yc ⁇ 1, zc satisfies 0 ⁇ zc ⁇ 1, nc satisfies 0 ⁇ nc ⁇ 6); Li xd (Al, Ga) yd (Ti, Ge) zd Si.
  • Li xf Si yf O zf (xf satisfies 1 ⁇ xf ⁇ 5, yf satisfies 0 ⁇ yf ⁇ 3 , zf satisfies 1 ⁇ zf ⁇ 10);.
  • Li xg S yg O zg (xg satisfies 1 ⁇ xg ⁇ 3, yg satisfies 0 ⁇ yg ⁇ 2, zg satisfies 1 ⁇ zg ⁇ 10.
  • Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZ) having a garnet-type crystal structure.
  • Phosphorus compounds containing Li, P and O are also desirable.
  • lithium phosphate Li 3 PO 4
  • LiPON in which a part of the oxygen element of lithium phosphate is replaced with a nitrogen element
  • LiPOD 1 LiPON in which a part of the oxygen element of lithium phosphate is replaced with a nitrogen element
  • LiPOD 1 is preferably Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, It is one or more elements selected from Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Ru, Ag, Ta, W, Pt and Au
  • LiA 1 ON A 1 is one or more elements selected from Si, B, Ge, Al, C and Ga
  • the halide-based inorganic solid electrolyte contains a halogen atom, has the conductivity of an ion of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table, and has electrons. Insulating compounds are preferred.
  • the halide-based inorganic solid electrolyte is not particularly limited, and examples thereof include compounds such as Li 3 YBr 6 and Li 3 YCl 6 described in LiCl, LiBr, LiI, ADVANCED MATERIALS, 2018, 30, 1803075. Of these, Li 3 YBr 6 and Li 3 YCl 6 are preferable.
  • the hydride-based inorganic solid electrolyte contains a hydrogen atom, has ionic conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table, and is electronically insulated. A compound having a property is preferable.
  • the hydride-based inorganic solid electrolyte is not particularly limited, and examples thereof include LiBH 4 , Li 4 (BH 4 ) 3 I, and 3LiBH 4- LiCl.
  • the inorganic solid electrolyte is preferably particles.
  • the average particle size (volume average particle size) of the inorganic solid electrolyte is not particularly limited, but is 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 average particle size of the inorganic solid electrolyte is measured by the following procedure. Inorganic solid electrolyte particles are prepared by diluting a 1% by mass dispersion in a 20 mL sample bottle with water (heptane in the case of a water-unstable substance).
  • the diluted dispersion sample is irradiated with 1 kHz ultrasonic waves for 10 minutes, and immediately after that, it is used for the test.
  • 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. Obtain the volume average particle size.
  • JIS Japanese Industrial Standards
  • Z 8828 2013 "Particle size analysis-Dynamic light scattering method” as necessary. Five samples are prepared for each level and the average value is adopted.
  • the inorganic solid electrolyte contained in the inorganic solid electrolyte-containing composition may be one kind or two or more kinds.
  • the content of the inorganic solid electrolyte in the composition containing the inorganic solid electrolyte is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or more at 100% by mass of the solid content in terms of dispersion characteristics and binding properties. It is more preferably 90% 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 content of the inorganic solid electrolyte in the inorganic solid electrolyte-containing composition is such that the total content of the active material and the inorganic solid electrolyte is in the above range. Is preferable.
  • the solid content refers to a component that does not disappear by volatilizing or evaporating when the composition containing an inorganic solid electrolyte is dried at 150 ° C. under a nitrogen atmosphere at 1 mmHg for 6 hours. .. Typically, it refers to a component other than the dispersion medium described later.
  • the dispersion medium contained in the inorganic solid electrolyte-containing composition may be any organic compound that is liquid in the environment of use, and examples thereof include various organic solvents, specifically, alcohol compounds, ether compounds, and amide compounds. Examples thereof include amine compounds, ketone compounds, aromatic compounds, aliphatic compounds, nitrile compounds, ester compounds 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, but in the present invention, for example, an ester compound, a ketone compound, an ether compound, a fragrant compound, an aliphatic compound and the like can be mentioned.
  • Examples of the alcohol compound include methyl alcohol, ethyl alcohol, 1-propyl alcohol, 2-propyl alcohol, 2-butanol, ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, 1,6-hexanediol, cyclohexanediol, sorbitol, xylitol, 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-methylpropaneamide, 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), isobutylpropyl 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, kerosine, kerosene, light oil and the like. Be done.
  • Examples of the nitrile compound include acetonitrile, propionitrile, isobutyronitrile and the like.
  • ester compound examples include ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, ethyl butyrate, propyl butyrate, isopropyl butyrate, butyl butyrate, isobutyl butyrate, butyl pentanate, pentyl pentanate, ethyl isobutyrate, propyl isobutyrate, and isopropyl isobutyrate.
  • 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 boiling point of the dispersion medium at normal pressure (1 atm) is not particularly limited, but is preferably 90 ° C. or higher in consideration of the above-mentioned preparation temperature, pre-film formation temperature, heating temperature during film formation, and the like.
  • the temperature is preferably °C or higher, and more preferably 120 °C or higher.
  • the upper limit is preferably 250 ° C. or lower, more preferably 230 ° C. or lower, further preferably 200 ° C. or lower, and most preferably 180 ° C. or lower.
  • the dispersion medium contained in the inorganic solid electrolyte-containing composition may be one kind or two or more kinds.
  • the content of the dispersion medium in the composition containing an inorganic solid electrolyte is not particularly limited and is set within a range that satisfies the solid content concentration.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition used in the sheet-producing method of the present invention preferably contains a binder in terms of further strengthening the binding property of the solid particles, strengthening the dispersion characteristics, and the like.
  • Preferred examples of the binder contained in the inorganic solid electrolyte-containing composition include a binder formed by containing one or more kinds of polymers, and examples of the polymer include known polymers used for producing an all-solid-state secondary battery. It can be used without limitation.
  • polymers examples include sequential polymerization (hypercondensation, polyaddition or addition condensation) polymers such as polyurethane, polyurea, polyamide, polyimide, polyester, polycarbonate resin, and polyether resin, fluoropolymers, and hydrocarbon-based polymers.
  • sequential polymerization hypercondensation, polyaddition or addition condensation
  • polymers such as polyurethane, polyurea, polyamide, polyimide, polyester, polycarbonate resin, and polyether resin, fluoropolymers, and hydrocarbon-based polymers.
  • vinyl-based polymers examples include vinyl-based polymers, chain-polymers such as (meth) acrylic polymers, and copolymerized polymers thereof.
  • cellulose polymers are also mentioned.
  • the mass average molecular weight of these polymers (standard polystyrene conversion value by gel permeation chromatography (GPC) based on the measurement method described in International Publication No. 2019/065066A1) is not particularly limited, but is 50,000 to
  • the polymer means a polymer, but is synonymous with a so-called polymer compound.
  • the polymer forming the binder is preferably one that does not react with the solid electrolyte particles when heated, and has, for example, an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond in the molecule as long as the action and effect of the present invention are not impaired. It may be preferable that it does not have an unsaturated bond.
  • the bonding mode of the polymer is not particularly limited, and may be any of a block copolymer, an alternate copolymer, and a random copolymer.
  • the binder contained in the inorganic solid electrolyte-containing composition may be soluble in the dispersion medium (dissolvable binder) or insoluble in the dispersion medium (particulate binder).
  • the shape of the particulate binder is not particularly limited and may be flat, amorphous or the like, but spherical or granular is preferable.
  • the average particle size of the particulate binder is preferably 1 to 1000 nm, more preferably 10 to 800 nm, further preferably 20 to 500 nm, and particularly preferably 40 to 300 nm. The average particle size can be measured in the same manner as the particle size of the inorganic solid electrolyte.
  • the binder contained in the inorganic solid electrolyte-containing composition may be one kind or two or more kinds.
  • the content of the binder in the composition containing an inorganic solid electrolyte is not particularly limited, but may be 0.1 to 10.0% by mass with respect to 100% by mass of the solid content in terms of dispersion characteristics and coating suitability. It is preferably 0.2 to 5.0% by mass, more preferably 0.3 to 4.0% by mass.
  • the mass ratio of the total mass (total mass) of the inorganic solid electrolyte and the active material to the total mass of the binder at 100% by mass of the solid content [(mass of the inorganic solid electrolyte + mass of the active material) / (total of the binder). Mass)] is preferably in the range of 1,000 to 1. This ratio is more preferably 500 to 2, and even more preferably 100 to 10.
  • the composition containing an inorganic solid electrolyte may also contain an active substance 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 a material capable of reversibly inserting and releasing lithium ions.
  • the material is not particularly limited as long as it has the above-mentioned characteristics, and may be a transition metal oxide or an element that can be composited with Li such as sulfur by decomposing the battery.
  • 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 can be mentioned.
  • 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 (Nickel Lithium Cobalt Lithium Aluminate [NCA]), LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (Nickel Manganese Lithium Cobalt Oxide [NMC]) and LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 ( Lithium manganese nickel oxide).
  • LiCoO 2 lithium cobalt oxide
  • LiNi 2 O 2 lithium nickel oxide
  • LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0. 05 O 2 Nickel Lithium Cobalt Lithium Aluminate [NCA]
  • LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 Nickel Manganese Lithium Cobalt Oxide [NMC]
  • LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 Lithium manganese nickel oxide
  • 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 may be mentioned.
  • 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 , LiCoPO 4, and the like.
  • Examples thereof include cobalt phosphates of Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 (lithium vanadium phosphate) and other monoclinic pyanicon-type vanadium phosphate salts.
  • (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
  • Examples thereof include cobalt fluoride phosphates 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 size (volume average particle size) of the positive electrode active material is not particularly limited. 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. For example, 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 contained in the inorganic solid electrolyte-containing composition may be one kind or two or more kinds.
  • 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. Is more preferable, and 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 a material capable of reversibly inserting and releasing lithium ions.
  • the material is not particularly limited as long as it has the above-mentioned characteristics, and examples thereof include a carbonaceous material, a metal oxide, a metal composite oxide, a simple substance of lithium, a lithium alloy, and a negative electrode active material capable of forming an alloy with lithium. .. Of these, carbonaceous materials, metal composite oxides or elemental lithium are preferably used from the viewpoint of reliability.
  • 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
  • PAN polyacrylonitrile
  • a carbonaceous material obtained by firing a resin can be mentioned.
  • various carbon fibers such as PAN-based carbon fiber, cellulose-based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, gas phase-grown carbon fiber, dehydrated PVA (polyvinyl alcohol) -based carbon fiber, lignin carbon fiber, glassy carbon fiber and activated carbon fiber.
  • 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 crystallite size 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 Asstatin.
  • amorphous means an X-ray diffraction method using CuK ⁇ rays, which has a broad scattering zone having a peak 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 the 2 ⁇ value from 40 ° to 70 ° is 100 times or less the diffraction line intensity at the apex of the broad scattering zone seen at the 2 ⁇ value from 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 Group 13 (IIIB) to 15 (VB) of the Periodic Table (for example).
  • the elements of the Group 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 of them (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 negative 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]) has excellent rapid charge / discharge characteristics because the volume fluctuation of lithium ions during occlusion and discharge is small, and deterioration of the electrodes is suppressed and lithium ion secondary. It is preferable in that the battery life 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 containing lithium as a base metal and aluminum added in an amount of 10% by mass. Be done.
  • 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 cycle characteristics.
  • the all-solid-state secondary of the present invention produced by the sheet manufacturing method of the present invention as a constituent layer. Since the battery sheet is incorporated, deterioration of cycle 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 silicon element-containing active material is preferable, and a silicon element-containing active material having a silicon element content of 50 mol% or more of all 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.
  • silicon element-containing active material examples 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,). LaSi 2 , VSi 2 , La-Si, Gd-Si, Ni-Si) or organized active material (eg LaSi 2 / Si), as well as other silicon and tin elements such as SnSiO 3 , SnSiS 3 and the like. Examples include active materials containing the above.
  • 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 secondary battery, a negative electrode active material that can be alloyed with lithium (its). It can be used as a precursor substance).
  • the negative electrode active material having a tin element include Sn, SnO, SnO 2 , SnS, SnS 2 , and the active material containing the above-mentioned silicon element and tin element.
  • 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 in terms of battery capacity, a negative electrode active material that can be alloyed with silicon is a preferred embodiment as the negative electrode active material.
  • a negative electrode active material that can be alloyed with silicon is a preferred embodiment as the negative electrode active material.
  • the above silicon material or a silicon-containing alloy (alloy containing a silicon element) is more preferable, and it is further preferable to contain silicon (Si) or a silicon-containing alloy.
  • 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 it is preferably in the form of particles.
  • the average particle size (volume average particle size) of the negative electrode active material is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 60 ⁇ m.
  • the volume 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 contained in the inorganic solid electrolyte-containing composition may be one kind or two or more kinds.
  • the content of the negative electrode active material in the composition containing an inorganic solid electrolyte 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 in terms of solid content of 100% by mass. It is more preferably 80% by mass, and even more preferably 40 to 75% by mass.
  • 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, and specific examples thereof include Li 4 Ti 5 O 12 , Li 2 Ti 2 O 5 and LiTaO 3.
  • 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 particle surface of the positive electrode active material or 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 used in the sheet manufacturing method of the present invention preferably contains a conductive auxiliary agent.
  • the conductive auxiliary agent is not particularly limited, and those known as general conductive auxiliary agents can be used.
  • electron conductive materials such as natural graphite, artificial graphite and other graphite, acetylene black, ketjen black, furnace black and other carbon blacks, needle coke and other atypical carbon, vapor-grown carbon fiber or carbon nanotubes.
  • It may be a carbon fiber such as carbon fiber, a carbon material 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 is one that does not insert and release ions) and does not function as an active material.
  • conductive auxiliary agents those that can function as an active material in the active material layer when the battery is charged and discharged are classified as active materials rather than 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 shape of the conductive auxiliary agent is not particularly limited, but is preferably in the form of particles.
  • the conductive auxiliary agent contained in the inorganic solid electrolyte-containing composition may be one kind or two or more kinds.
  • 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 used in the sheet manufacturing method 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, and for example, the lithium salt described in paragraphs 882 to 856 of JP-A-2015-084886 is preferable.
  • the content of the lithium salt is preferably 0.1 part by mass or more, and more preferably 5 parts by mass or more with respect to 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 inorganic solid electrolyte-containing composition used in the sheet manufacturing method of the present invention may contain a dispersant.
  • a dispersant those usually used for all-solid-state secondary batteries can be appropriately selected and used.
  • compounds intended for particle adsorption, steric repulsion and / or electrostatic repulsion are preferably used.
  • the composition containing an inorganic solid electrolyte used in the sheet manufacturing method of the present invention is appropriately crosslinked by an ionic liquid, a thickener, a cross-linking agent (radical polymerization, condensation polymerization or ring-opening polymerization) as other components other than the above components. It can contain a polymerization initiator (such as one that generates an acid or a radical by heat or light), a defoaming agent, a leveling agent, a dehydrating agent, an antioxidant, 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. Further, a polymer other than the polymer forming the binder described above, a commonly used binder and the like may be contained.
  • the method for manufacturing an all-solid-state secondary battery of the present invention (also referred to as the battery manufacturing method of the present invention) is a manufacturing method including a step of manufacturing at least one of the constituent layers by the sheet manufacturing method of the present invention.
  • the usual method for manufacturing an all-solid-state secondary battery at least one of the solid electrolyte layer and the active material layer is manufactured by the above-mentioned sheet manufacturing method of the present invention.
  • the sheet for an all-solid-state secondary battery of the present invention manufactured by the sheet manufacturing method of the present invention is used as at least one of the solid electrolyte layer and the active material layer.
  • an all-solid secondary battery having a current collector on the side opposite to the solid electrolyte layer of the active material a positive electrode in which a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer are laminated, a solid electrolyte layer, and a negative electrode are used.
  • the step of manufacturing at least one of the current collector and the negative electrode on which the negative electrode active material layer is laminated by the sheet manufacturing method of the present invention is included.
  • the electrode sheet for the all-solid secondary battery of the present invention manufactured by the sheet manufacturing method of the present invention as at least one of the electrode which is a laminate of the current collector and the active material layer and the solid electrolyte layer or the whole.
  • a solid electrolyte sheet for a solid secondary battery is used.
  • a sheet manufactured by the sheet manufacturing method of the present invention or a sheet manufactured by a usual method can be appropriately used.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition prepared by setting the preparation temperature in the above range is heated to the temperature before coating film formation in the above range.
  • An inorganic solid electrolyte-containing composition or an inorganic solid electrolyte-containing composition prepared by a usual method can be appropriately used.
  • the composition containing the inorganic solid electrolyte may be dried after the coating, or may be collectively dried after the multi-layer coating.
  • the base material is usually peeled off, and when the electrode sheet for an all-solid-state secondary battery of the present invention is used, the base material and the active material layer are laminated. It is preferable to use the body as an electrode.
  • an inorganic solid electrolyte-containing composition containing a positive electrode active material is applied and dried as a positive electrode material (positive electrode composition) on a positive electrode current collector as a base material.
  • a positive electrode active material layer is formed to prepare a positive electrode sheet for an all-solid secondary battery.
  • an inorganic solid electrolyte-containing composition for forming a solid electrolyte layer is applied and dried on the positive electrode active material layer to form a solid electrolyte layer.
  • an inorganic solid electrolyte-containing composition containing a negative electrode active material as a negative electrode material negative electrode composition
  • 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. Further, by reversing the forming method of each layer, a negative electrode active material layer, a solid electrolyte layer and a positive electrode active material layer are formed on a negative electrode current collector as a base material, and a positive electrode current collector is superposed to form an all-solid-state battery. The next battery can also be manufactured.
  • the following method can be mentioned. That is, as described above, a positive electrode sheet for an all-solid-state secondary battery is manufactured. Further, in the same manner, a negative electrode sheet for an all-solid-state secondary battery having a negative electrode active material layer on the negative electrode current collector is produced. Next, a solid electrolyte layer is formed on the active material layer of any one of these sheets as described above. Further, the other of the positive electrode sheet for the all-solid-state secondary battery and the negative electrode sheet for the all-solid-state 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. In this way, an all-solid-state secondary battery can be manufactured.
  • a positive electrode sheet for an all-solid-state secondary battery and a negative electrode sheet for an all-solid-state secondary battery are manufactured. Separately from this, an inorganic solid electrolyte-containing composition is applied onto the substrate to prepare a solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery composed of a solid electrolyte layer. Further, 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 off from the base material. In this way, an all-solid-state secondary battery can be manufactured.
  • the electrode sheet and the solid electrolyte sheet for an all-solid-state secondary battery manufactured by the sheet manufacturing method of the present invention can be used for any of the negative electrode, the solid electrolyte layer and the positive electrode, and the all-solid-state secondary battery in a preferable form can be used. It is preferable in that it can be manufactured while imparting a higher cycle characteristic.
  • a positive electrode sheet for an all-solid-state secondary battery, a negative-negative sheet for an all-solid-state secondary battery, and a solid electrolyte sheet for an all-solid-state secondary battery are produced.
  • the positive electrode sheet for an all-solid secondary battery or the negative electrode sheet for an all-solid secondary battery and the solid electrolyte sheet for an 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. Put it on top of each other and pressurize it. In this way, 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.
  • 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 attached (the negative electrode active material layer or the negative electrode active material layer to 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 in the pressurizing step described later can be applied.
  • the solid electrolyte layer or the like can be formed, for example, on a base material or an active material layer by pressure-molding an inorganic solid electrolyte-containing composition or the like under the conditions described in the pressure step described later, or the solid electrolyte.
  • a sheet molded body of an active material can also be used.
  • pressurize each layer or the all-solid-state secondary battery After applying the inorganic solid electrolyte-containing composition, superimposing the constituent layers, or producing the all-solid-state secondary battery. It is also preferable to pressurize the layers in a laminated state.
  • the pressurizing method and the pressurizing condition the pressurizing method and the pressurizing condition of the coated dry layer can be applied without particular limitation.
  • a restraining tool screw tightening pressure, etc.
  • the heating temperature when heating at the same time as pressurization is not particularly limited, and is generally in the range of 30 to 300 ° C.
  • the all-solid-state secondary battery manufactured as described above is preferably initialized after manufacturing or before use. 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.
  • a fluoropolymer SP-1 was synthesized to prepare a binder solution SP-1 (concentration: 10% by mass) composed of the fluoropolymer. Specifically, 200 parts by mass of ion-exchanged water, 120 parts by mass of vinylidene fluoride (VDF), 80 parts by mass of hexafluoropropylene (HFP) are added to the autoclave, and 1 part by mass of diisopropylperoxydicarbonate is further added. The mixture was stirred at 30 ° C. for 24 hours. After the polymerization reaction was completed, the precipitate was filtered and dried at 100 ° C.
  • VDF vinylidene fluoride
  • HFP hexafluoropropylene
  • Li 2 S lithium sulfide
  • Aldrich Corp. purity> 99.98%
  • Example 1 ⁇ Preparation of Inorganic Solid Electrolyte-Containing Compositions S-1 to S-5>
  • ARE-310 trade name, manufactured by Shinky Co., Ltd.
  • LPS synthesized in Synthesis Example A 0.08 g
  • binder solution SP-1 prepared in Preparation Example 1 solid content mass
  • butyl butyrate was added as a dispersion medium so that the solid content concentration in the composition was the "solid content concentration" shown in Table 1.
  • this container is set in the revolution mixer ARE-310 and mixed for 5 minutes under the conditions of "preparation temperature” shown in Table 1 and the rotation speed of 2,000 rpm to form an inorganic solid electrolyte-containing composition (slurry).
  • S-1 to S-5 were prepared respectively.
  • the preparation temperature is 45 ° C. or 100 ° C.
  • the mixture is heated (20 minutes) with stirring at a predetermined temperature using a hot plate stirrer PC-420D (trade name, manufactured by Tietech Co., Ltd.) in an argon atmosphere. It was set in a self-revolving mixer and mixed (the same applies hereinafter).
  • the content of each component in the composition was 97.2% by mass of LPS and 2.8% by mass of the binder in 100% by mass of the solid content.
  • the negative electrode compositions (slurries) N-1 to N-12 were prepared by setting and mixing for another 2 minutes under the conditions of the "preparation temperature" shown in Table 1 and the rotation speed of 2,000 rpm.
  • the content of each component in the composition was 42.0% by mass of LPS, 52.8% by mass of Si, 1.2% by mass of the binder and 4.0% by mass of VGCF in 100% by mass of the solid content.
  • the content of each component of the composition N-2 was 42.4% by mass of LPS, 53.5% by mass of Si and 4.1% by mass of VGCF in 100% by mass of the solid content.
  • the viscosities at 25 ° C., the preparation temperature, and the coating temperature in the production of each sheet described later were measured by the following methods. Further, for each composition, the difference between the viscosity at 25 ° C. and the viscosity at the higher of the preparation temperature and the coating temperature (viscosity change width ⁇ (absolute value)) was calculated. These results are shown in Table 1.
  • Each inorganic solid electrolyte-containing composition set to the coating temperature in this way is placed on an aluminum foil (non-heated: 25 ° C.) having a thickness of 20 ⁇ m using a baker-type applicator (trade name: SA-201, manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.). , (Approximately 1 hour from preparation to the start of coating, approximately 20 minutes from the setting of the coating temperature to the start of coating).
  • the coated inorganic solid electrolyte-containing composition was heated at 110 ° C. for 2 hours to dry (remove the dispersion medium). Then, using a heat press machine, the dried inorganic solid electrolyte-containing composition is pressurized at 25 ° C.
  • the dried positive electrode composition was pressurized at 25 ° C. (10 MPa, 1 minute) to form a film (thickness of the positive electrode active material layer 100 ⁇ m). In this way, positive electrode sheets P-1 to P-5 for all-solid-state secondary batteries were manufactured, respectively.
  • each of the negative electrode compositions N-1 to N-12 obtained above was set to the "coating temperature" shown in Table 1 in the same manner as the above-mentioned inorganic solid electrolyte-containing composition.
  • Each negative electrode composition set to the coating temperature in this way was coated on a copper foil (non-heated: 25 ° C.) having a thickness of 20 ⁇ m using a baker-type applicator (trade name: SA-201) (coated after preparation). Approximately 1 hour until the start of construction, and approximately 20 minutes from the setting of the coating temperature to the start of coating). The coated negative electrode composition is heated at 110 ° C.
  • the dried negative electrode composition was pressurized at 25 ° C. (10 MPa, 1 minute) to form a film (the thickness of the negative electrode active material layer was 70 ⁇ m). In this way, the negative electrode sheets N-1 to N-12 for the all-solid-state secondary battery were manufactured, respectively.
  • the composition composition after being set to the coating temperature shown in Table 1 for coating on the substrate in the above-mentioned manufacturing method of each sheet was sampled and performed.
  • Each sampled composition (slurry) was hung in the groove of a particle size measuring instrument (grind meter) 232/III type (trade name, manufactured by AS ONE Corporation), and the position of the line that appeared after scraping with a scraper was read on a scale.
  • the aggregate size X0 of the composition whose viscosity was adjusted to 300 cP was measured in the same manner as the above-mentioned aggregate size X.
  • the aggregate size ratio [X / X0] was calculated using the obtained aggregate sizes X and X0.
  • the ease of aggregation of solid particles was evaluated as the dispersibility of the composition depending on which of the following evaluation criteria the aggregation size ratio [X / X0] was included in. In this test, the smaller the aggregation size ratio [X / X0], the more difficult it is for solid particles to aggregate or settle, and the better the dispersibility, and the evaluation standard "F" or higher is the acceptable level.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition N-10 was included in the evaluation standard "G", but the aggregation size ratio [X / X0] was 2.0.
  • - Evaluation criteria - A: X / X0 ⁇ 1.1 B: 1.1 ⁇ X / X0 ⁇ 1.2 C: 1.2 ⁇ X / X0 ⁇ 1.3 D: 1.3 ⁇ X / X0 ⁇ 1.4 E: 1.4 ⁇ X / X0 ⁇ 1.5 F: 1.5 ⁇ X / X0 ⁇ 1.6 G: 1.6 ⁇ X / X0
  • the composition composition after being set to the coating temperature shown in Table 1 at the time of coating on the substrate in the above-mentioned manufacturing method of each sheet was sampled and performed.
  • Each sampled composition (slurry) was put into a glass test tube having a diameter of 10 mm and a height of 4 cm up to a height of 4 cm, and allowed to stand at 25 ° C. for 24 hours.
  • the solid content reduction rate for the upper 30% (height) of the composition before and after standing was calculated from the following formula.
  • the ease of sedimentation of solid particles over time was evaluated as the dispersion stability (storage stability) of the composition depending on which of the following evaluation criteria the solid content reduction rate was included in.
  • the smaller the solid content reduction rate the better the dispersion stability, and the evaluation standard "F" or higher is the pass level.
  • Solid content reduction rate (%) [(solid content concentration of upper 30% before standing-solid content concentration of upper 30% after standing) / solid content concentration of upper 30% before standing] ⁇ 100 - Evaluation criteria - A: Solid content reduction rate ⁇ 1% B: 1% ⁇ solid content reduction rate ⁇ 3% C: 3% ⁇ solid content reduction rate ⁇ 5% D: 5% ⁇ solid content reduction rate ⁇ 7% E: 7% ⁇ solid content reduction rate ⁇ 9% F: 9% ⁇ solid content reduction rate ⁇ 11% G: 11% ⁇ solid content reduction rate
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition N-10 was included in the evaluation standard "G", but the maximum height roughness Rz was 15 ⁇ m.
  • the shape mandrel hits, and while pulling the other end of the sheet test piece in the length direction with a force of 5N along the length direction, 180 ° along the peripheral surface of the mandrel (with the mandrel as the axis). It was bent.
  • the solid electrolyte layer or the active material layer was set on the opposite side of the mandrel (the base material or the current collector was on the mandrel side), and the width direction was set parallel to the axis of the mandrel. The test was carried out by gradually reducing the diameter of the mandrel from 32 mm.
  • the evaluation is based on the generation and activity of defects (cracks, cracks, chips, etc.) due to the binding and disintegration of solid particles in the solid electrolyte layer or active material layer in the state of being wrapped around the mandrel and the state of being restored to a sheet shape after being unwound.
  • the minimum diameter at which the separation between the active material layer and the current collector could not be confirmed was measured, and the minimum diameter was determined according to any of the following evaluation criteria. In this test, it was shown that the smaller the minimum diameter, the stronger the binding force of the solid particles constituting the solid electrolyte layer or the active material layer, and the stronger the adhesion force between the active material layer and the current collector.
  • Evaluation criteria "F" or higher is the pass level.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition N-10 was included in the evaluation standard "G", but had a minimum diameter of 32 mm.
  • An all-solid-state secondary battery was manufactured by using a positive electrode sheet for an all-solid-state secondary battery, a solid electrolyte sheet for an all-solid-state secondary battery, and a negative-negative sheet for an all-solid-state secondary battery in a combination of the constituent layers shown in Table 3.
  • the positive electrode sheet P-1 or P-4 for an all-solid-state secondary battery was punched into a disk shape having a diameter of 10 mm and placed in a PET cylinder having an inner diameter of 10 mm.
  • a solid electrolyte sheet S-1 or S-4 for an all-solid secondary battery is punched into a disk having a diameter of 10 mm on the positive electrode active material layer side in the cylinder and placed in the cylinder, and stainless steel (SUS) 10 mm from both ends of the cylinder is opened. ) I inserted a stick.
  • the collector side of the positive electrode sheet for the all-solid-state secondary battery and the aluminum foil side of the solid electrolyte sheet for the all-solid-state secondary battery were pressurized by applying a pressure of 350 MPa with a SUS rod.
  • the SUS rod on the solid electrolyte sheet side for the all-solid secondary battery was once removed, and the aluminum foil of the solid electrolyte sheet for the all-solid secondary battery was gently peeled off.
  • the negative electrode sheet N-1 or N-10 for an all-solid-state secondary battery was punched into a disk shape having a diameter of 10 mm and inserted onto the solid electrolyte layer of the solid-state electrolyte sheet for an all-solid-state secondary battery in a cylinder.
  • the removed SUS rod was reinserted into the cylinder and fixed under a pressure of 50 MPa.
  • Discharge capacity retention rate (%) (Discharge capacity in the 1000th cycle / Discharge capacity in the 1st cycle) x 100 - Evaluation criteria - A: 90% ⁇ discharge capacity maintenance rate B: 85% ⁇ discharge capacity maintenance rate ⁇ 90% C: 80% ⁇ discharge capacity retention rate ⁇ 85% D: 75% ⁇ discharge capacity retention rate ⁇ 80% E: 70% ⁇ discharge capacity retention rate ⁇ 75% F: 60% ⁇ discharge capacity retention rate ⁇ 70% G: Discharge capacity retention rate ⁇ 60%
  • an inorganic solid electrolyte-containing composition in which either one or both of the preparation temperature and the coating temperature is set to 45 ° C. has dispersion characteristics (dispersability and stability). ) And coating suitability (flatness and adhesion) have been improved.
  • the inorganic solid electrolyte-containing composition in which both the preparation temperature and the coating temperature were set to 45 ° C. exhibited excellent dispersion characteristics and coating suitability in a well-balanced manner.
  • a comparative example for example, in which the composition containing an inorganic solid electrolyte to be used is heated to a temperature range of 35 to 90 ° C.
  • the coating suitability can be significantly improved in addition to the dispersion characteristics of the composition.
  • the solid content concentration of the inorganic solid electrolyte-containing composition is set to a high concentration of 65% by mass or more. Therefore, when an all-solid-state secondary battery sheet manufactured using an inorganic solid-state electrolyte-containing composition in which either or both of the preparation temperature and the coating temperature are set is used, the all-solid-state secondary battery exhibits excellent cycle characteristics. Batteries can be manufactured (realized).

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Abstract

無機固体電解質と分散媒とを含有する無機固体電解質含有組成物を基材上に塗工製膜する全固体二次電池用シートの製造方法であって、無機固体電解質含有組成物の、調製温度及び塗工製膜前温度のいずれか一方若しくは両者を35~90℃に設定する全固体二次電池用シートの製造方法、この製造方法を経て製造する全固体二次電池の製造方法、並びに、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。

Description

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、並びに、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池
 本発明は、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、並びに、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池に関する。
 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)を形成する物質として、無機固体電解質、活物質等が用いられる。この無機固体電解質、特に酸化物系無機固体電解質及び硫化物系無機固体電解質は、近年、有機電解液に迫る高いイオン伝導度を有する電解質材料として期待されている。
 全固体二次電池の構成層を形成する材料(構成層形成材料)として、上述の無機固体電解質等と分散媒等とを含有する組成物が提案され、この組成物を用いて構成層を形成する方法も提案されている。例えば、特許文献1には、固体電解質層の製造方法が記載されている。この製造方法は、具体的には、硫化物系固体電解質材料と、硫黄成分と結合可能な二重結合を有する結着剤ポリマーとを溶媒中で混合することにより、固体電解質層形成スラリーを得る固体電解質層形成スラリー調製工程、及び固体電解質層形成スラリーを結合処理することにより、硫化物系固体電解質材料中の硫黄成分と結着剤ポリマーの二重結合とを結合させる結合処理工程を有している。
特開2010-186682号公報
 固体粒子材(無機固体電解質、活物質、導電助剤等)で構成層を形成する場合、構成層形成材料は、全固体二次電池の電池性能(例えばサイクル特性)の向上等の観点から、分散性、取扱容易性等の特性に優れていることが望ましい。
 近年の環境負荷の低減、更には製造コスト低減の観点から、構成層形成材料として、固形分濃度を高めた高濃度組成物(濃厚スラリー)の使用が検討されている。しかし、組成物の固形分濃度を高めるにつれて、組成物の特性は大幅に悪化することが一般的である。そのため、高濃度組成物では、構成層形成材料に求められる特性を実現することは容易ではなく、更なる検討の余地がある。
 更に、電気自動車の高性能化、実用化等の研究開発が急速に進行し、全固体二次電池に求められる電池性能に対する要求が一層高くなっている。このような要求に応えるためには、構成層形成材料により高い特性を発揮させて構成層を形成することが重要である。
 しかし、特許文献1に記載の製造方法は、スラリーを塗工後に加熱することにより硫化物系固体電解質材料と結着剤ポリマーとを化学的に結合させて、固体電解質層を製造する方法であり、スラリーの特性を改善して固体電解質層を形成する観点からの検討はされていない。
 本発明は、固形分濃度を高めた無機固体電解質含有組成物を用いても、全固体二次電池のサイクル特性を改善可能な全固体二次電池用シートの製造方法、及び優れたサイクル特性を実現する全固体二次電池の製造方法を提供することを課題とする。また、本発明は、上述の製造方法で製造された、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。
 本発明者らは、全固体二次電池用シートの製造に用いる無機固体電解質含有組成物について種々検討を重ねた結果、無機固体電解質含有組成物(スラリー)の調製時の温度(調製温度)が固体粒子材(固体粒子ともいう。)の凝集等を抑制する分散特性と有意に関係すること、更には、塗工製膜に用いるスラリー状の無機固体電解質含有組成物の温度(塗工製膜前温度)が、スラリーに適度な粘性を付与し、かつ高い流動性を発現させて、構成層中の固体粒子を基材上に密着させる特性(安定した塗工適性)と有意に関係すること、そして結果的に全固体二次電池のサイクル特性の改善効果があることを見出した。この知見に基づき更に検討を重ねたところ、無機固体電解質と分散媒とを含有する無機固体電解質含有組成物について、上記組成物の調製温度及び塗工製膜前温度のいずれか一方又は両者を35~90℃に設定すると、固形分濃度を高めても、優れた分散特性及び塗工適性を発現させることが可能になることを見出した。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する無機固体電解質と分散媒とを含有する無機固体電解質含有組成物を基材上に塗工製膜する、全固体二次電池用シートの製造方法であって、
 無機固体電解質含有組成物の、調製温度及び塗工製膜前温度のいずれか一方若しくは両者を35~90℃に設定する、全固体二次電池用シートの製造方法。
<2>調製温度及び塗工製膜前温度の両者を35~90℃に設定する、<1>に記載の全固体二次電池用シートの製造方法。
<3>無機固体電解質含有組成物の25℃での粘度が500~10,000cPである、<1>又は<2>に記載の全固体二次電池用シートの製造方法。
<4>25℃での粘度と、上記調製温度及び上記塗工製膜前温度のうち高い温度における無機固体電解質含有組成物の粘度との差(絶対値)が1,000cP以上である、<1>~<3>のいずれか1つに記載の全固体二次電池用シートの製造方法。
<5>分散媒の沸点が100~250℃である、<1>~<4>のいずれか1つに記載の全固体二次電池用シートの製造方法。
<6>無機固体電解質含有組成物がバインダーを含有する、<1>~<5>のいずれか1つに記載の全固体二次電池用シートの製造方法。
<7>無機固体電解質含有組成物が活物質を含有する、<1>~<6>のいずれか1つに記載の全固体二次電池用シートの製造方法。
<8>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の製造方法であって、
 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つの層を、<1>~<7>のいずれか1つに記載の全固体二次電池用シートの製造方法により製造する工程を含む、全固体二次電池の製造方法。
<9>全固体二次電池が正極活物質層及び負極活物質層それぞれの固体電解質層と反対側に積層された集電体を具備する、<8>に記載の全固体二次電池の製造方法であって、
 集電体及び正極活物質層が積層された正極と、固体電解質層と、集電体及び負極活物質層が積層された負極との少なくとも1つを、<1>~<7>のいずれか1つに記載の全固体二次電池用シートの製造方法を経て製造する工程を含む、全固体二次電池の製造方法。
<10>上記<1>~<7>のいずれか1つに記載の全固体二次電池用シートの製造方法により製造される、全固体二次電池用シート。
<11>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、<10>に記載の全固体二次電池用シートで構成されている、全固体二次電池。
<12>正極活物質層及び負極活物質層それぞれの固体電解質層と反対側に積層された集電体を具備する、<11>に記載の全固体二次電池であって、
 集電体及び正極活物質層が積層された正極と、固体電解質層と、集電体及び負極活物質層が積層された負極との少なくとも1つが、<10>に記載の全固体二次電池用シートで構成されている、全固体二次電池。
 本発明の全固体二次電池用シートの製造方法は、固形分濃度を高めた無機固体電解質含有組成物を用いても、全固体二次電池のサイクル特性を改善可能な全固体二次電池用シートを製造することができる。また、本発明の全固体二次電池の製造方法は、固形分濃度を高めた無機固体電解質含有組成物を用いても、優れた全固体二次電池を製造することができる。
 更に、本発明の全固体二次電池用シートは、構成層として全固体二次電池に組み込まれることにより、全固体二次電池のサイクル特性を改善することができる。また、本発明の全固体二次電池は優れたサイクル特性を実現することができる。
 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。
 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他、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者を意味する。(メタ)アクリレートについても同様である。
 まず、本発明の全固体二次電池用シートの製造方法及び本発明の全固体二次電池の製造方法(併せて本発明の製造方法ということがある。)を適用して製造される全固体二次電池用シート及び全固体二次電池について、説明する。
[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。
 本発明において、全固体二次電池用シートを構成する各層は、単層構造であっても複層構造であってもよい。
 本発明の全固体二次電池用シートは、固体電解質層、又は基材上の活物質層が本発明の全固体二次電池用シートの製造方法で形成されている。そのため、本発明の全固体二次電池用シートは、適宜に基材を剥離して全固体二次電池の固体電解質層、又は活物質層若しくは電極として用いることにより、全固体二次電池のサイクル特性を改善できる。特に全固体二次電池用電極シートを電極として全固体二次電池に組み込むと、活物質層と集電体とが強固に密着していため、サイクル特性の更なる改善を実現できる。
 本発明の全固体二次電池用シートが全固体二次電池のサイクル特性を改善できる理由の詳細はまだ明らかではないが、本発明の全固体二次電池用シートの製造方法に用いる無機固体電解質含有組成物について、優れた分散特性及び塗工適性を実現できることによるものと考えられる。
 本発明の全固体二次電池用シートの製造方法において、用いる無機固体電解質含有組成物を、30~95℃の調製温度で各成分を混合(分散)して、調製すると、固体粒子間の相互作用を弱めて、固体粒子同士の凝集若しくは沈降等を抑制できると考えられる。その結果、固体粒子の組成物中の分散性を高めることができ、しかも経時においても高分散状態を安定して維持できる。このような優れた分散特性を示す無機固体電解質含有組成物を用いて構成層を形成すると、固体粒子の凝集物が少なく、固体粒子が均一に配置結着した構成層を形成できる。そのため、充放電による空隙の発生又は拡大を抑制でき、全固体二次電池のサイクル特性を改善に資する。
 一方、用いる無機固体電解質含有組成物を塗工製膜(単に製膜ともいう。)する前に30~95℃に前加熱すると、固体粒子間の相互作用を効果的に弱めて、製膜直前の無機固体電解質含有組成物について、分散特性の改善に加えて、製膜に好適な粘性(流動性)を発現させることができると考えられる。その結果、塗工した無機固体電解質含有組成物が適度に流動(レべリング)して、流動不足又は過剰な流動に起因する、起伏の激しい凹凸の発生を抑制でき(塗工面の表面性に優れ)、しかも固体粒子の界面接触状態が良好になって強固に密着する。
 特に、本発明においては、無機固体電解質含有組成物の固形分濃度を従来よりも高く設定しても、調製温度及び塗工製膜前温度のいずれか一方若しくは両者を上記温度に設定することによる上記作用を損なうことなく発現させることができ、上述の優れた分散特性及び塗工適性を実現できる。
 このような分散特性及び塗工適性に優れた無機固体電解質含有組成物を用いて構成層を形成すると、分散特性の改善による空隙発生等を抑制しながらも、固体粒子同士、更には固体粒子と基材(集電体)との密着性が強化され、しかも構成層表面の急峻な凸部への電流集中(固体粒子の劣化)を抑制できる。そのため、全固体二次電池のサイクル特性を改善できる。
<全固体二次電池用固体電解質シート>
 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、例えば、基材を有さず、固体電解質層から形成されているシート(基材を剥離したシート)、固体電解質層が基材上に形成されている積層シート、更には、基材上に固体電解質層と保護層とをこの順で有する積層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は、固体電解質層以外の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。
 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、本発明の全固体二次電池用シートの製造方法で形成されている。
 この固体電解質層の表面状態は、イオン伝導度及び表面に設けられる層との密着性等を考慮して適宜に決定される。しかし、表面の凹凸が大きすぎると、急峻な凸部に電流が集中して固体粒子を劣化させ、全固体二次電池のサイクル特性の低下を招来する。そのため、サイクル特性の点では、固体電解質層の表面は、(急峻な凸部が少なく)平坦(平滑)であることが好ましい。例えば、その最大高さ粗さRzは、10μm未満が好ましく、8.0μm以下がより好ましく、6.0μm以下が更に好ましい。最大高さ粗さRzの下限は、特に制限されず、例えば0.5μm以上とすることが実際的である。固体電解質層の最大高さ粗さRzは実施例に記載の方法により算出される値とする。
 また、固体電解質層は、固体粒子同士の密着性が強固であり、層自体の強度も高い。
 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、後述する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。
<全固体二次電池用電極シート>
 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、活物質層を有するものシートであればよいが、通常、集電体及び活物質層を有するシートである。例えば、基材を有さず、活物質層から形成されているシート(基材を剥離したシート)、活物質層が基材(集電体)上に形成されている積層シート、更には、基材上に活物質層と固体電解質層とがこの順で形成されている積層シート、基材上に活物質層、固体電解質層及び活物質層をこの順で形成されている積層シート等が挙げられる。なお、電極シートは上述の他の層を有してもよい。
 基材上に形成される活物質層は本発明の全固体二次電池用シートの製造方法で形成されており、活物質層上に形成される固体電解質層は本発明の全固体二次電池用シートの製造方法で形成されることが好ましい。
 本発明の全固体二次電池用シートの製造方法で形成された活物質層及び固体電解質層の表面状態及び固体粒子の密着性は上述の固体電解質層と同じである。また、基材上に形成された活物質層は、固体粒子の密着性に加えて集電体に対しても強固な密着性を発現する。固体粒子と集電体表面との界面接触状態が改善されるためと考えられる。
 電極シートにおける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、後述する無機固体電解質含有組成物(電極組成物)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。
 なお、全固体二次電池用シートが本発明の全固体二次電池用シートの製造方法で形成された活物質層又は固体電解質層以外の層を有している場合、この層は公知の材料を用いて通常の方法により製造されたものを用いることができる。
[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。本発明の全固体二次電池は、正極活物質層及び負極活物質層の間に固体電解質層を有するものであれば、それ以外の構成は特に限定されず、例えば全固体二次電池に関する公知の構成を採用できる。好ましい全固体二次電池において、正極活物質層は固体電解質層と反対側の表面に正極集電体が積層されて正極を構成し、負極活物質層は固体電解質層と反対側の表面に負極集電体が積層されて負極を構成している。本発明において、全固体二次電池を構成する各構成層(集電体等を含む。)は単層構造であっても複層構造であってもよい。
 本発明の全固体二次電池は、負極活物質層(負極)、正極活物質層(正極)及び固体電解質層の少なくとも1つが本発明の全固体二次電池用シートの製造方法で形成された全固体二次電池用シートで構成されている。全固体二次電池の好ましい態様の1つは、負極活物質層(負極)、正極活物質層(正極)及び固体電解質層の全てが本発明の全固体二次電池用シートの製造方法で形成された全固体二次電池用シートで構成されているものである。
 本発明の全固体二次電池は、少なくとも1つの構成層として、本発明の全固体二次電池用シートの製造方法で形成された全固体二次電池用シートが組み込まれている。そのため、本発明の全固体二次電池は、優れたサイクル特性を示す。
<活物質層及び固体電解質層>
 本発明の全固体二次電池用シートの製造方法で形成された全固体二次電池用シートで構成された、活物質層及び固体電解質層の詳細については後述する。
 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。
 なお、活物質層又は固体電解質層が本発明の全固体二次電池用シートの製造方法で形成された全固体二次電池用シートで構成されない場合、この層は公知の材料を用いて通常の方法により製造されたものを用いることができる。
<集電体>
 正極集電体及び負極集電体は、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。
 集電体の厚さは、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。
<その他の構成>
 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、機能性の層若しくは部材等を適宜介在若しくは配設してもよい。
<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、正極集電体と正極活物質層とを積層した正極、固体電解質層、及び、負極集電体と負極活物質層とを積層した負極のいずれも本発明の全固体二次電池用シートの製造方法で製造した全固体二次電池用シートで構成されている。なお、固体電解質層を構成する全固体二次電池用固体電解質シートについては基材を剥離して用いる。
 固体電解質層は、周期律表第一族若しく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と、本発明の効果を損なわない範囲で後述する成分とを含有し、通常、正極活物質及び/又は負極活物質を含有しない。固体電解質層中の、無機固体電解質等の含有量は、後述する無機固体電解質含有組成物の固形分100質量%中の含有量と同じである。
 正極活物質層は、周期律表第一族若しく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と、正極活物質と、本発明の効果を損なわない範囲で後述する成分とを含有する。正極活物質層中の、正極活物質、無機固体電解質等の含有量は、後述する正極組成物における固形分100質量%中の含有量と同じである。
 負極活物質層は、周期律表第一族若しく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、負極活物質と、本発明の効果を損なわない範囲で後述する成分とを含有する。負極活物質層中の、負極活物質、無機固体電解質等の含有量は、後述する負極組成物における固形分100質量%中の含有量と同じである。
 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。
 正極活物質層4、固体電解質層3及び負極活物質層2の組成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。
(集電体)
 正極集電体5及び負極集電体1は、それぞれ、上記した通りである。
<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(電気自動車等)、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。
[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(本発明のシート製造方法ということがある。)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無機固体電解質と分散媒とを含有する無機固体電解質含有組成物を基材上に塗工製膜(塗工乾燥)するシートの製造方法において、無機固体電解質含有組成物の調製温度及び塗工製膜前温度(単に製膜前温度ともいう。)のいずれか一方、好ましくは両者を、35~90℃に設定して、調製又は塗工製膜を行う製造方法である。
 調製温度及び製膜前温度を上記温度範囲に設定することにより、上述のように、無機固体電解質含有組成物に優れた分散特性、塗工適性を付与できる。そのため、この無機固体電解質含有組成物を用いて製造した全固体二次電池用シートは、構成層として全固体二次電池に組み込まれることにより、上述のように、従来のよりも優れたサイクル特性を示す全固体二次電池を実現できる。
 本発明のシート製造方法において、調製温度及び製膜前温度のいずれか一方若しくは両者を上記温度範囲に設定することにより上記作用効果を奏するが、少なくとも製膜前温度を上記温度範囲に設定することが、製膜前(塗工前)の無機固体電解質含有組成物の分散特性に加えて塗工適性を更に良化できる点で好ましく、調製温度及び製膜前温度の両者を上記温度範囲に設定することが分散特性と塗工適性とを更に高水準で両立できる点でより好ましい。
 本発明のシート製造方法においては、無機固体電解質含有組成物の調製温度及び製膜前温度を上記範囲に設定すること、更には固形分濃度の高い無機固体電解質含有組成物を使用できること以外は、無機固体電解質含有組成物を用いて製膜する通常の方法と基本的に同様にして、全固体二次電池用シートを製造できる。
 まず、無機固体電解質含有組成物の調製方法及び製膜方法について説明する。
<無機固体電解質含有組成物の調製方法>
 無機固体電解質含有組成物は、後述する、無機固体電解質及び分散媒、好ましくはバインダー、適宜に、導電助剤、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。全固体二次電池用電極シートを製造する場合、無機固体電解質含有組成物(電極組成物)は、更に活物質を混合する。
 混合方法は、特に制限されず、ボールミル、ビーズミル、プラネタリミキサ―、ブレードミキサ―、ロールミル、ニーダー、ディスクミル、自公転式ミキサー、狭ギャップ式分散機等の公知の混合機を用いて行うことができる。
 混合条件も、特に制限されない。例えば、自公転ミキサー等の回転数を200~3,000rpmとすることがでる。混合雰囲気としては、大気下、乾燥空気下(露点-20℃以下)及び不活性ガス中(例えばアルゴンガス中、ヘリウムガス中、窒素ガス中)等のいずれでもよい。無機固体電解質は水分と反応しやすいため、混合は、乾燥空気下又は不活性ガス中で行うことが好ましい。
 混合温度(調製温度、分散温度ともいう。)及び混合時間も、特に制限されず、適宜の温度を適用できる。例えば15℃以上とすることができる。本発明において、混合温度は35℃以上に設定することが好ましく、40℃以上に設定することがより好ましい。混合温度の上限は、90℃以下に設定することが好ましく、80℃以下に設定することがより好ましく、70℃以下に設定することが更に好ましく、65℃以下に設定することが特に好ましく、60℃以下に設定することが最も好ましい。無機固体電解質含有組成物を上記温度に加熱する方法は、特に制限されず、例えば、予め分散媒等の成分を加温しておくことが好ましく、混合機の加熱機能を用いることも好適である。上記範囲の温度で無機固体電解質含有組成物を調製することにより、固形分濃度が高くても、特に分散特性に優れた無機固体電解質含有組成物を得ることができる。このときの混合時間は、特に制限されず、例えば1~60分とすることができ、自公転ミキサー等を用いる場合は下限を10秒に設定することもできる。
 本発明において、各成分の混合は一括して混合してもよく、順次混合してもよく、また多段階で行ってもよい。多段階で混合する場合、少なくとも使用するすべての成分が分散媒に混合される最終混合工程において上記範囲の混合温度に設定されることが好ましく、各混合工程において上記範囲の混合温度に設定されてもよい。また、各段階での混合条件は通常上記混合条件に設定される。
<無機固体電解質含有組成物の製膜方法>
 本発明のシート製造方法においては、次いで、調製した無機固体電解質含有組成物を基材上に製膜、すなわち基材表面に塗工(塗布)、乾燥する。
 本発明においては、調製した(非加熱若しくは35℃未満の)無機固体電解質含有組成物をそのまま製膜することができるが、製膜前に製膜前温度に加熱することが好ましい。これにより、固形分濃度を高く設定しても、単に調製した無機固体電解質含有組成物では実現しえない優れた塗工適性を、分散特性を維持しながら、実現できる。本発明において、無機固体電解質含有組成物を製膜前に加熱するとは、製膜前温度に到達していない無機固体電解質含有組成物(上記範囲外の調製時温度で調製した組成物、調製後に温度が低下した組成物等)を成膜前温度に加熱する態様に加えて、35~90℃の調製温度で調製された無機固体電解質含有組成物の温度を塗工するまで維持(保温)する態様を包含する。
 製膜前温度は、塗工する時点(直前)の無機固体電解質含有組成物の温度をいい、上記調製温度と同じ範囲内に設定されるが、調製温度と同一温度に設定される必要はない。製膜前の無機固体電解質含有組成物を上記温度に加熱する方法は、特に制限されず、例えば、無機固体電解質含有組成物を混合機、恒温槽等で予め加温する方法、無機固体電解質含有組成物を加温した配管内を移送しつつ加温する方法等が挙げられる。温度を維持する方法としても特に制限されず、上記加熱する方法に準じた保温方法が挙げられる。無機固体電解質含有組成物を加熱する場合、無機固体電解質含有組成物を攪拌又は流動させることが好ましい。無機固体電解質含有組成物の加熱若しくは保温においては、温度は安定していることが好ましい。加熱時間は、所定の温度に達する時間であれば特に制限されず、例えば1~60分とすることができる。その他、加熱条件及び保温条件は適宜に設定できる。
(塗工)
 本発明のシート製造方法において、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、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、バーコート塗布等の湿式塗布法が挙げられる。
 無機固体電解質含有組成物は、調製後に製膜されるが、このとき、調製後から製膜(塗工)するまでの時間は、無機固体電解質含有組成物の分散特性等を考慮して適宜に決定される。例えば、無機固体電解質含有組成物を製膜前に加熱若しくは保温しない場合は、調製後48時間以内に製膜することが好ましい。一方、無機固体電解質含有組成物を製膜前に加熱若しくは保温する場合は、48時間を超えてもよく、特に制限されない。また、加熱若しくは保温後から製膜(塗工)するまでの時間は、無機固体電解質含有組成物の分散特性、塗工特性等を考慮して適宜に決定される。例えば、加熱若しくは保温後、48時間以内に製膜することが好ましく、12時間以内に製膜することがより好ましい。
 無機固体電解質含有組成物の塗工に際して、基材は、通常、加熱若しくは冷却せずに用いられるが、加熱してもよい。基材の加熱温度は特に制限されないが、例えば、製膜前温度の範囲内に設定される。
(乾燥)
 塗布した無機固体電解質含有組成物の乾燥温度は、分散媒を除去できる限り特に限定されず、分散媒の沸点等に応じて適宜に設定される。例えば、乾燥温度の下限は、60℃以上が好ましく、90℃以上がより好ましく、100℃以上であることが更に好ましく、120℃以上であることが特に好ましい。その上限は、300℃以下が好ましく、250℃以下がより好ましく、230℃以下であることが更に好ましく、200℃以下が特に好ましい。無機固体電解質含有組成物の乾燥方法は、特に制限されず、公知の各種乾燥方法を適用できる。乾燥時間は、特に制限されず、例えば1分以上5時間以下とすることができる。
 なお、塗布した無機固体電解質含有組成物は、通常速やかに乾燥されるが、本発明の効果(分散特性、塗工特性)を損なわない範囲で間隔をあけて乾燥されてもよい。
 このようにして、無機固体電解質含有組成物からなる層(塗布乾燥層)を形成することができる。ここで、塗布乾燥層とは、無機固体電解質含有組成物を塗布し、分散媒を乾燥除去することにより形成される層をいい、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。
(加圧)
 塗布乾燥層は加圧されることが好ましい。加圧方法としては油圧シリンダープレス機等を用いる方法が挙げられる。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。このときの加熱温度は上記乾燥温度と同じであり、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。
 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。プレス圧はシート面等の被圧部に対して均一であっても異なる圧であってもよい。プレス圧は被圧部の面積又は膜厚に応じて変化させることができる。また同一部位を段階的に異なる圧力で変えることもできる。プレス面は平滑であっても粗面化されていてもよい。
 製膜方法(塗工、乾燥、(加熱下)加圧)における雰囲気としては、特に制限されず、例えば、無機固体電解質含有組成物の調製方法における上記混合雰囲気を特に制限されることなく適宜に適用できる。
 上述のようにして、基材上に無機固体電解質含有組成物を塗工製膜して、全固体二次電池用シートが製造される。
<無機固体電解質含有組成物>
 次いで、本発明のシート製造方法に用いる無機固体電解質含有組成物について説明する。
 本発明のシート製造方法に用いる無機固体電解質含有組成物は、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンの伝導性を有する無機固体電解質と、分散媒とを含有する。この無機固体電解質含有組成物は、無機固体電解質が分散媒中に分散したスラリーであることが好ましい。
 無機固体電解質含有組成物の固形分濃度は、特に制限されず、適宜に設定でき、例えば、20~80質量%とすることができ、30~70質量%が好ましく、40~60質量%がより好ましい。
 本発明においては、無機固体電解質含有組成物の調製温度及び製膜前温度を上記範囲に設定することにより、分散特性及び塗工適性を効果的に改善できるため、無機固体電解質含有組成物として固形分濃度を従来よりも高く設定した高濃度組成物を用いることができる。例えば、高濃度組成物の固形分濃度の下限値として、50質量%超に設定することができ、60質量%超であることが好ましく、65質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることが更に好ましい。上限値は、100質量%未満であり、例えば、90質量%以下とすることができ、85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い。
 本発明のシート製造方法に用いる無機固体電解質含有組成物の25℃(室温)での粘度は特に制限されない。25℃での粘度は、分散特性及び塗工適性の改善、更には上述の粘度変化幅Δの設定の点で、200~15,000cPであることが好ましく、500~10,000cPであることがより好ましく、200~8,000cPであることが更に好ましく、400~6,000cPであることが特に好ましい。
 また、本発明のシート製造方法においては、無機固体電解質含有組成物の25℃での粘度と、調製温度及び製膜前温度のうち高い温度における無機固体電解質含有組成物の粘度との差(絶対値)が1,000cP以上となる無機固体電解質含有組成物を用いることが好ましい。この粘度差(粘度変化幅Δ)が1,000cP以上となることにより、調製時又は製膜前の無機固体電解質含有組成物中において、固体粒子の分子運動が活発になって、分散特性、更には塗工適性の更なる改善が期待できる。粘度変化幅Δは、1,200cP以上であることがより好ましく、1,500cP以上であることが更に好ましい。粘度変化幅Δの上限値は、特に制限されないが、実際的には10,000cP以下であり、5,000cP以下であることが好ましい。
 調製温度及び製膜前温度での粘度は、特に制限されないが、25℃での粘度よりも通常低く、分散特性及び塗工適性の改善、更には上述の粘度変化幅Δの設定の点で、50~3,500cPであることが好ましく、100~3,000cPであることがより好ましく、200~2,500cP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各温度における粘度は実施例に記載の方法により算出される値とする。
 無機固体電解質含有組成物の粘度は、例えば、無機固体電解質含有組成物の固形分濃度、固体粒子若しくはバインダーの種類若しくは含有量、分散媒の種類等、更には分散条件等の、変更若しくは調整により、適宜に設定できる。特に、無機固体電解質含有組成物の固形分濃度、分散媒の種類、調製温度若しくは製膜前温度の、変更若しくは調整により、粘度変化幅Δを上記範囲内に設定できる。
 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。
 無機固体電解質含有組成物は、無機固体電解質に加えて、活物質、更には導電助剤等を含有する態様も包含する(この態様の組成物を電極組成物という。)。
 以下、無機固体電解質含有組成物が含有する成分及び含有しうる成分について説明する。
<無機固体電解質>
 無機固体電解質含有組成物は、無機固体電解質(粒子状である場合、無機固体電解質粒子ともいう。)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。
 上記無機固体電解質は、全固体二次電池に通常使用される固体電解質材料を適宜選定して用いることができる。例えば、無機固体電解質としては、(i)硫化物系無機固体電解質、(ii)酸化物系無機固体電解質、(iii)ハロゲン化物系無機固体電解質、及び、(iv)水素化物系無機固体電解質が挙げられ、活物質と無機固体電解質との間により良好な界面を形成することができる観点から、硫化物系無機固体電解質が好ましい。
(i)硫化物系無機固体電解質
 硫化物系無機固体電解質は、硫黄原子を含有し、かつ、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオン伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有するものが好ましい。硫化物系無機固体電解質は、元素として少なくともLi、S及びPを含有し、リチウムイオン伝導性を有しているものが好ましいが、目的又は場合に応じて、Li、S及びP以外の他の元素を含んでもよい。
 硫化物系無機固体電解質としては、例えば、下記式(S1)で示される組成を満たすリチウムイオン伝導性無機固体電解質が挙げられる。
 
   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。
(ii)酸化物系無機固体電解質
 酸化物系無機固体電解質は、酸素原子を含有し、かつ、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオン伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有するものが好ましい。
 酸化物系無機固体電解質は、イオン伝導度として、1×10-6S/cm以上であることが好ましく、5×10-6S/cm以上であることがより好ましく、1×10-5S/cm以上であることが特に好ましい。上限は特に制限されないが、1×10-1S/cm以下であることが実際的である。
 具体的な化合物例としては、例えばLixaLayaTiO〔xaは0.3≦xa≦0.7を満たし、yaは0.3≦ya≦0.7を満たす。〕(LLT); LixbLaybZrzbbb mbnb(MbbはAl、Mg、Ca、Sr、V、Nb、Ta、Ti、Ge、In及びSnから選ばれる1種以上の元素である。xbは5≦xb≦10を満たし、ybは1≦yb≦4を満たし、zbは1≦zb≦4を満たし、mbは0≦mb≦2を満たし、nbは5≦nb≦20を満たす。); Lixcyccc zcnc(MccはC、S、Al、Si、Ga、Ge、In及びSnから選ばれる1種以上の元素である。xcは0<xc≦5を満たし、ycは0<yc≦1を満たし、zcは0<zc≦1を満たし、ncは0<nc≦6を満たす。); Lixd(Al,Ga)yd(Ti,Ge)zdSiadmdnd(xdは1≦xd≦3を満たし、ydは0≦yd≦1を満たし、zdは0≦zd≦2を満たし、adは0≦ad≦1を満たし、mdは1≦md≦7を満たし、ndは3≦nd≦13を満たす。); Li(3-2xe)ee xeeeO(xeは0以上0.1以下の数を表し、Meeは2価の金属原子を表す。Deeはハロゲン原子又は2種以上のハロゲン原子の組み合わせを表す。); LixfSiyfzf(xfは1≦xf≦5を満たし、yfは0<yf≦3を満たし、zfは1≦zf≦10を満たす。); Lixgygzg(xgは1≦xg≦3を満たし、ygは0<yg≦2を満たし、zgは1≦zg≦10を満たす。); LiBO; LiBO-LiSO; LiO-B-P; LiO-SiO; LiBaLaTa12; LiPO(4-3/2w)(wはw<1); LISICON(Lithium super ionic conductor)型結晶構造を有するLi3.5Zn0.25GeO; ペロブスカイト型結晶構造を有するLa0.55Li0.35TiO; NASICON(Natrium super ionic conductor)型結晶構造を有するLiTi12; Li1+xh+yh(Al,Ga)xh(Ti,Ge)2-xhSiyh3-yh12(xhは0≦xh≦1を満たし、yhは0≦yh≦1を満たす。); ガーネット型結晶構造を有するLiLaZr12(LLZ)等が挙げられる。
 またLi、P及びOを含むリン化合物も望ましい。例えばリン酸リチウム(LiPO); リン酸リチウムの酸素元素の一部を窒素元素で置換したLiPON; LiPOD(Dは、好ましくは、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ru、Ag、Ta、W、Pt及びAuから選ばれる1種以上の元素である。)等が挙げられる。
 更に、LiAON(Aは、Si、B、Ge、Al、C及びGaから選ばれる1種以上の元素である。)等も好ましく用いることができる。
(iii)ハロゲン化物系無機固体電解質
 ハロゲン化物系無機固体電解質は、ハロゲン原子を含有し、かつ、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンの伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有する化合物が好ましい。
 ハロゲン化物系無機固体電解質としては、特に制限されないが、例えば、LiCl、LiBr、LiI、ADVANCED MATERIALS,2018,30,1803075に記載のLiYBr、LiYCl等の化合物が挙げられる。中でも、LiYBr、LiYClを好ましい。
(iv)水素化物系無機固体電解質
 水素化物系無機固体電解質は、水素原子を含有し、かつ、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオン伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有する化合物が好ましい。
 水素化物系無機固体電解質としては、特に制限されないが、例えば、LiBH、Li(BHI、3LiBH-LiCl等が挙げられる。
 無機固体電解質は粒子であることが好ましい。この場合、無機固体電解質の平均粒子径(体積平均粒子径)は特に制限されないが、0.01μm以上であることが好ましく、0.1μm以上であることがより好ましい。上限としては、100μm以下であることが好ましく、50μm以下であることがより好ましい。
 無機固体電解質の平均粒子径の測定は、以下の手順で行う。無機固体電解質粒子を、水(水に不安定な物質の場合はヘプタン)を用いて20mLサンプル瓶中で1質量%の分散液を希釈調製する。希釈後の分散液試料は、1kHzの超音波を10分間照射し、その直後に試験に使用する。この分散液試料を用い、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA-920(商品名、HORIBA社製)を用いて、温度25℃で測定用石英セルを使用してデータ取り込みを50回行い、体積平均粒子径を得る。その他の詳細な条件等は必要により日本産業規格(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つの試料を作製しその平均値を採用する。
 無機固体電解質含有組成物が含有する無機固体電解質は、1種でも2種以上でもよい。
 無機固体電解質の、無機固体電解質含有組成物中の含有量は、特に制限されないが、分散特性及び結着性の点で、固形分100質量%において、50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることが特に好ましい。上限としては、同様の観点から、99.9質量%以下であることが好ましく、99.5質量%以下であることがより好ましく、99質量%以下であることが特に好ましい。
 ただし、無機固体電解質含有組成物が後述する活物質を含有する場合、無機固体電解質含有組成物中の無機固体電解質の含有量は、活物質と無機固体電解質との合計含有量が上記範囲であることが好ましい。
 本発明において、固形分(固形成分)とは、無機固体電解質含有組成物を、1mmHgの気圧下、窒素雰囲気下150℃で6時間乾燥処理したときに、揮発若しくは蒸発して消失しない成分をいう。典型的には、後述の分散媒以外の成分を指す。
<分散媒>
 無機固体電解質含有組成物が含有する分散媒としては、使用環境において液状を示す有機化合物であればよく、例えば、各種有機溶媒が挙げられ、具体的には、アルコール化合物、エーテル化合物、アミド化合物、アミン化合物、ケトン化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物、ニトリル化合物、エステル化合物等が挙げられる。
 分散媒としては、非極性分散媒(疎水性の分散媒)でも極性分散媒(親水性の分散媒)でもよいが、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、ケロシン、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、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酪酸エチル、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、ペンタン酸ペンチル、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。
 分散媒の常圧(1気圧)での沸点は、特に制限されないが、上述の調製温度若しくは製膜前温度、製膜時の加熱温度等を考慮すると、90℃以上であることが好ましく、100℃以上であることが好ましく、120℃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、230℃以下であることがより好ましく、200℃以下であることが更に好ましく、180℃以下であることが最も好ましい。
 無機固体電解質含有組成物が含有する分散媒は、1種でも2種以上でもよい。
 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、上記固形分濃度を満たす範囲に設定される。
<バインダー>
 本発明のシート製造方法に用いる無機固体電解質含有組成物は、固体粒子の結着性の更なる強化、分散特性の補強等の点で、バインダーを含有することが好ましい。
 無機固体電解質含有組成物が含有するバインダーとしては、1種以上のポリマーを含んで形成されたバインダーが好適に挙げられ、ポリマーとしては、全固体二次電池の製造に用いられる公知のポリマーを特に制限されることなく用いることができる。このようなポリマーとしては、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、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂等の逐次重合(重縮合、重付加若しくは付加縮合)ポリマー、含フッ素ポリマー、炭化水素系ポリマー、ビニル系ポリマー、(メタ)アクリルポリマー等の連鎖重合ポリマー、又はこれらの共重合ポリマー等が挙げられる。また、セルロースポリマーも挙げられる。これらのポリマーの質量平均分子量(国際公開第2019/065066A1に記載の測定方法に基づく、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による標準ポリスチレン換算値)は、特に制限されないが、50,000~1,500,000とすることができる。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。バインダーを形成するポリマーは、加熱時に固体電解質粒子と反応しないものが好ましく、例えば、本発明の作用効果を損なわない範囲で、炭素-炭素二重結合等の不飽和結合を分子内に有していてもよく、不飽和結合を有さないことが好ましい。ポリマーの結合様式は、特に制限されず、ブロック共重合体、交互共重合体、ランダム共重合体のいずれでもよい。
 無機固体電解質含有組成物が含有するバインダーは、分散媒に対して可溶性(溶解型バインダー)でもよく、分散媒に不溶性(粒子状バインダー)でもよい。粒子状バインダーの形状は、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。粒子状バインダーの平均粒子径は1~1000nmであることが好ましく、10~800nmであることがより好ましく、20~500nmであることが更に好ましく、40~300nmであることが特に好ましい。平均粒子径は上記無機固体電解質の粒子径と同様にして測定できる。
 無機固体電解質含有組成物が含有するバインダーは1種でも2種以上でもよい。
 バインダーの、無機固体電解質含有組成物中の含有量は、特に制限されないが、分散特性及び塗工適性の点で、固形分100質量%において、0.1~10.0質量%であることが好ましく、0.2~5.0質量%であることがより好ましく、0.3~4.0質量%であることが更に好ましい。
 本発明において、固形分100質量%において、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)/(バインダーの合計質量)]は、1,000~1の範囲が好ましい。この比率は更に500~2がより好ましく、100~10が更に好ましい。
<活物質>
 無機固体電解質含有組成物は、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオン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組成物(正極組成物又は負極組成物)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、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子径(体積平均粒子径)は特に制限されない。例えば、0.1~50μmとすることができる。正極活物質粒子の平均粒子径は、上記無機固体電解質の平均粒子径と同様にして測定できる。正極活物質を所定の粒子径にするには、通常の粉砕機又は分級機が用いられる。例えば、乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、衛星ボールミル、遊星ボールミル、旋回気流型ジェットミル又は篩などが好適に用いられる。粉砕時には水又はメタノール等の分散媒を共存させた湿式粉砕も行うことができる。所望の粒子径とするためには分級を行うことが好ましい。分級は、特に限定はなく、篩、風力分級機などを用いて行うことができる。分級は乾式及び湿式ともに用いることができる。
 焼成法によって得られた正極活物質は、水、酸性水溶液、アルカリ性水溶液、有機溶剤にて洗浄した後使用してもよい。
 無機固体電解質含有組成物が含有する正極活物質は、1種でも2種以上でもよい。
 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な負極活物質等が挙げられる。中でも、炭素質材料、金属複合酸化物又はリチウム単体が信頼性の点から好ましく用いられる。
 負極活物質として用いられる炭素質材料とは、実質的に炭素からなる材料である。例えば、石油ピッチ、アセチレンブラック(AB)等のカーボンブラック、黒鉛(天然黒鉛、気相成長黒鉛等の人造黒鉛等)、及びPAN(ポリアクリロニトリル)系の樹脂若しくはフルフリルアルコール樹脂等の各種の合成樹脂を焼成した炭素質材料を挙げることができる。更に、PAN系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、脱水PVA(ポリビニルアルコール)系炭素繊維、リグニン炭素繊維、ガラス状炭素繊維及び活性炭素繊維等の各種炭素繊維類、メソフェーズ微小球体、グラファイトウィスカー並びに平板状の黒鉛等を挙げることもできる。
 これらの炭素質材料は、黒鉛化の程度により難黒鉛化炭素質材料(ハードカーボンともいう。)と黒鉛系炭素質材料に分けることもできる。また炭素質材料は、特開昭62-22066号公報、特開平2-6856号公報、同3-45473号公報に記載される面間隔又は密度、結晶子の大きさを有することが好ましい。炭素質材料は、単一の材料である必要はなく、特開平5-90844号公報記載の天然黒鉛と人造黒鉛の混合物、特開平6-4516号公報記載の被覆層を有する黒鉛等を用いることもできる。
 炭素質材料としては、ハードカーボン又は黒鉛が好ましく用いられ、黒鉛がより好ましく用いられる。
 負極活物質として適用される金属若しくは半金属元素の酸化物としては、リチウムを吸蔵及び放出可能な酸化物であれば特に制限されず、金属元素の酸化物(金属酸化物)、金属元素の複合酸化物若しくは金属元素と半金属元素との複合酸化物(纏めて金属複合酸化物という。)、半金属元素の酸化物(半金属酸化物)が挙げられる。これらの酸化物としては、非晶質酸化物が好ましく、更に金属元素と周期律表第16族の元素との反応生成物であるカルコゲナイドも好ましく挙げられる。本発明において、半金属元素とは、金属元素と非半金属元素との中間の性質を示す元素をいい、通常、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン及びテルルの6元素を含み、更にはセレン、ポロニウム及びアスタチンの3元素を含む。また、非晶質とは、CuKα線を用いたX線回折法で、2θ値で20°~40°の領域に頂点を有するブロードな散乱帯を有するものを意味し、結晶性の回折線を有してもよい。2θ値で40°~70°に見られる結晶性の回折線の内最も強い強度が、2θ値で20°~40°に見られるブロードな散乱帯の頂点の回折線強度の100倍以下であるのが好ましく、5倍以下であるのがより好ましく、結晶性の回折線を有さないことが特に好ましい。
 上記非晶質酸化物及びカルコゲナイドからなる化合物群の中でも、半金属元素の非晶質酸化物又は上記カルコゲナイドがより好ましく、周期律表第13(IIIB)族~15(VB)族の元素(例えば、Al、Ga、Si、Sn、Ge、Pb、Sb及びBi)から選択される1種単独若しくはそれらの2種以上の組み合わせからなる(複合)酸化物、又はカルコゲナイドが特に好ましい。好ましい非晶質酸化物及びカルコゲナイドの具体例としては、例えば、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、リチウムを基金属とし、アルミニウムを10質量%添加したリチウムアルミニウム合金が挙げられる。
 リチウムと合金形成可能な負極活物質は、二次電池の負極活物質として通常用いられるものであれば特に制限されない。このような活物質は、全固体二次電池の充放電による膨張収縮が大きく、サイクル特性の低下を加速させるが、構成層として本発明のシート製造方法で製造された本発明の全固体二次電池用シートが組み込まれているため、サイクル特性の低下を抑制できる。このような活物質として、ケイ素元素若しくはスズ元素を有する(負極)活物質(合金等)、Al及びIn等の各金属が挙げられ、より高い電池容量を可能とするケイ素元素を有する負極活物質(ケイ素元素含有活物質)が好ましく、ケイ素元素の含有量が全構成元素の50モル%以上のケイ素元素含有活物質がより好ましい。
 一般的に、これらの負極活物質を含有する負極(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、電池容量の点では、負極活物質として、リチウムと合金化可能な負極活物質が好ましい態様であり、中でも、上記ケイ素材料又はケイ素含有合金(ケイ素元素を含有する合金)がより好ましく、ケイ素(Si)又はケイ素含有合金を含むことが更に好ましい。
 上記焼成法により得られた化合物の化学式は、測定方法として誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法、簡便法として、焼成前後の粉体の質量差から算出できる。
 負極活物質の形状は特に制限されないが粒子状が好ましい。負極活物質の平均粒子径(体積平均粒子径)は、特に制限されないが、0.1~60μmが好ましい。負極活物質粒子の体積平均粒子径は、上記無機固体電解質の平均粒子径と同様にして測定できる。所定の粒子径にするには、正極活物質と同様に、通常の粉砕機若しくは分級機が用いられる。
 無機固体電解質含有組成物が含有する負極活物質は、1種でも2種以上でもよい。
 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。
(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>
 本発明のシート製造方法に用いる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。
 導電助剤の形状は、特に制限されないが、粒子状が好ましい。
 無機固体電解質含有組成物が含有する導電助剤は、1種でも2種以上でもよい。
 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>
 本発明のシート製造方法に用いる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。
 無機固体電解質含有組成物がリチウム塩を含む場合、リチウム塩の含有量は、固体電解質100質量部に対して、0.1質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましい。上限としては、50質量部以下が好ましく、20質量部以下がより好ましい。
<分散剤>
 本発明のシート製造方法に用いる無機固体電解質含有組成物は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>
 本発明のシート製造方法に用いる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、上述のバインダーを形成するポリマー以外のポリマー、通常用いられる結着剤等を含有していてもよい。
[全固体二次電池の製造方法]
 本発明の全固体二次電池の製造方法(本発明の電池製造方法ともいう。)は、構成層の少なくとも1つを本発明のシート製造方法により製造する工程を含む製造方法である。具体的には、通常の全固体二次電池の製造方法において、固体電解質層及び活物質層の少なくとも1つを上記本発明のシート製造法により製造する。換言すると、通常の全固体二次電池の製造方法において、固体電解質層及び活物質層の少なくとも1つとして本発明のシート製造方法により製造された本発明の全固体二次電池用シートを用いる。
 活物質の固体電解質層とは反対側に集電体を備えた全固体二次電池の製造方法としては、正極集電体及び正極活物質層が積層された正極と、固体電解質層と、負極集電体及び負極活物質層が積層された負極との少なくとも1つを、本発明のシート製造方法により製造する工程を含む。換言すると、集電体と活物質層との積層体である電極、及び固体電解質層の少なくとも1つとして本発明のシート製造方法により製造された本発明の全固体二次電池用電極シート又は全固体二次電池用固体電解質シートを用いる。
 構成層の少なくとも1つを本発明のシート製造方法により製造することにより、特に電極を本発明のシート製造方法により製造することにより、サイクル特性に優れた全固体二次電池を製造できる。
 下記の各製造方法に用いる各シートは、本発明のシート製造方法により製造したシート、又は通常の方法で製造したシートを適宜に用いることができる。また、層の表面に直接別の層を製膜(塗布乾燥)する場合、調製温度を上記範囲に設定して調製した無機固体電解質含有組成物、上記範囲の塗工成膜前温度に加熱した無機固体電解質含有組成物、又は通常の方法で調製した無機固体電解質含有組成物を適宜に用いることができる。無機固体電解質含有組成物の乾燥は塗布後に乾燥処理を施してもよいし、重層塗工後にまとめて乾燥処理をしてもよい。
 本発明の全固体二次電池用固体電解質シートを用いる場合、通常、基材を剥離して用い、本発明の全固体二次電池用電極シートを用いる場合、基材と活物質層との積層体を電極として用いることが好ましい。
 全固体二次電池の製造方法として、例えば、基材としての正極集電体上に、正極用材料(正極組成物)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乾燥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乾燥して、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乾燥して、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。
 また、各層の形成方法を逆にして、基材としての負極集電体上に、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、同様にして、負極集電体上に負極活物質層を有する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。この方法は、負極、固体電解質層及び正極のいずれにも本発明のシート製造方法で製造した電極シート及び全固体二次電池用固体電解質シートを用いることができ、好ましい形態の全固体二次電池をより高いサイクル特性で付与しながら製造できる点で好ましい。
 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、後述する加圧工程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、例えば基材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工程で説明する条件下にて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。
(加圧工程)
 無機固体電解質含有組成物を塗布した後、構成層を重ね合わせた後、又は全固体二次電池を作製した後に、各層又は全固体二次電池を加圧することが好ましい。また、各層を積層した状態で加圧することも好ましい。加圧方法及び加圧条件としては、塗布乾燥層の加圧方法及び加圧条件を特に制限されることなく適用できる。なお、全固体二次電池を加圧する場合、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。加圧と同時に加熱する場合の加熱温度としては、特に制限されず、一般的には30~300℃の範囲とする。
(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。
 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.含フッ素ポリマーSP-1の合成、及びバインダー溶液SP-1の調製
[調製例1]
 含フッ素ポリマーSP-1を合成して、この含フッ素ポリマーからなるバインダー溶液SP-1(濃度10質量%)を調製した。
 具体的には、オートクレーブに、イオン交換水200質量部、フッ化ビニリデン(VDF)120質量部、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)80質量部を加え、更にジイソプロピルパーオキシジカーボネート1質量部を加えて、30℃で24時間撹拌した。重合反応完了後、沈殿物をろ過し、100℃で10時間乾燥することで、含フッ素ポリマー(バインダー)SP-1を得た。得られたポリマー(VDF:HFP(モル比)=78:22)はランダム共重合体であり、その質量平均分子量は1,100,000であった。この含フッ素ポリマーSP-1を酪酸ブチルに溶解して、バインダー溶液SP-1を得た。
2.硫化物系無機固体電解質の合成
[合成例A]
 硫化物系無機固体電解質は、T.Ohtomo,A.Hayashi,M.Tatsumisago,Y.Tsuchida,S.Hama,K.Kawamoto,Journal of Power Sources,233,(2013),pp231-235、及び、A.Hayashi,S.Hama,H.Morimoto,M.Tatsumisago,T.Minami,Chem.Lett.,(2001),pp872-873の非特許文献を参考にして合成した。
 具体的には、アルゴン雰囲気下(露点-70℃)のグローブボックス内で、硫化リチウム(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LiS:P=75:25とした。
 次いで、ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを66g投入し、上記の硫化リチウムと五硫化二リンの混合物全量を投入し、アルゴン雰囲気下で容器を完全に密閉した。フリッチュ社製遊星ボールミルP-7(商品名、フリッチュ社製)に容器をセットし、温度25℃で、回転数510rpmで36時間メカニカルミリングを行うことで、黄色粉体の硫化物系無機固体電解質(Li-P-S系ガラス、以下、LPSと表記することがある。)6.20gを得た。Li-P-S系ガラスの粒子径は4μmであった。
[実施例1]
<無機固体電解質含有組成物S-1~S-5の調製>
 自公転ミキサーARE-310(商品名、シンキー社製)用の容器に、合成例Aで合成したLPSを2.8g、調製例1で調製したバインダー溶液SP-1を0.08g(固形分質量)、更に分散媒として酪酸ブチルを組成物中の固形分濃度が表1に示す「固形分濃度」となるように投入した。その後に、この容器を自公転ミキサーARE-310にセットして、表1に示す「調製温度」、回転数2,000rpmの条件で、5分間混合して、無機固体電解質含有組成物(スラリー)S-1~S-5をそれぞれ調製した。なお、調製温度が45℃又は100℃である場合、アルゴン雰囲気下で、ホットプレートスターラーPC-420D(商品名、タイテック社製)を用いて所定温度で攪拌しながら加熱(20分)した後に、自公転ミキサーにセットして、混合した(以下同じ。)。
 各成分の組成物中の含有量は、固形分100質量%中、LPS97.2質量%、バインダー2.8質量%であった。
<正極組成物P-1~P-5の調製>
 自公転ミキサーARE-310用の容器に、合成例Aで合成したLPS2.8g及び分散媒として酪酸ブチルを組成物中の固形分濃度が表1に示す「固形分濃度」となるように投入した。その後に、この容器を自公転ミキサーARE-310にセットし、表1に示す「調製温度」、回転数2,000rpmの条件で、2分間混合した。その後、この容器に、正極活物質としてLiNi1/3Co1/3Mn1/3(NMC、アルドリッチ社製)を13.2g、導電助剤としてアセチレンブラック(AB)を0.32g、調製例1で調製したバインダー溶液SP-1を0.16g(固形分質量)投入し、自公転ミキサーARE-310にセットし、表1に示す「調製温度」、回転数2,000rpmの条件で、更に2分間混合して、正極組成物(スラリー)P-1~P-5をそれぞれ調製した。
 各成分の組成物中の含有量は、固形分100質量%中、LPS17.0質量%、NMC80.1質量%、バインダー1.0質量%及びAB1.9質量%であった。
<負極組成物N-1~N-12の調製>
 自公転ミキサーARE-310用の容器に、合成例Aで合成したLPSを2.8g、調製例1で調製したバインダー溶液SP-1を0.08g(固形分質量)、更に表1に示す「分散媒」を組成物中の固形分濃度が表1に示す「固形分濃度」となるように投入した。その後に、この容器を自公転ミキサーARE-310にセットし、表1に示す「調製温度」、回転数2,000rpmの条件で、2分間混合した。その後、負極活物質としてケイ素(Si、Aldrich社製)3.53g、導電助剤としてカーボンナノチューブVGCF(商品名、昭和電工社製)0.27gを投入し、同様に自公転ミキサーARE-310にセットして、表1に示す「調製温度」、回転数2,000rpmの条件で、更に2分間混合して、負極組成物(スラリー)N-1~N-12をそれぞれ調製した。
 各成分の組成物中の含有量は、固形分100質量%中、LPS42.0質量%、Si52.8質量%、バインダー1.2質量%及びVGCF4.0質量%であった。ただし、組成物N-2の各成分の含有量は、固形分100質量%中、LPS42.4質量%、Si53.5質量%及びVGCF4.1質量%であった。
 調製した各組成物について、25℃、調製温度、及び後述する各シートの製造における塗工温度における粘度を下記方法により測定した。また、各組成物について、25℃での粘度と、調製温度及び塗工温度のうち高い温度での粘度との差(粘度変化幅Δ(絶対値))を算出した。これらの結果を表1に示す。
[組成物の粘度測定]
 E型粘度計(TV-35形、東機産業社製)、標準コーンロータ(1°34’×R24)、を用いて、所定の測定温度に調整したサンプルカップにサンプル(組成物)1.1mLをアプライして本体にセットし、5分間温度が一定になるまで維持した後、測定レンジを「U」に設定して、せん断速度10/s(回転数2.5rpm)で回転開始後1分後に測定して得られた値を、粘度とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 
<全固体二次電池用固体電解質シートS-1~S-5の製造>
 上記で得られた各無機固体電解質含有組成物S-1~S-5の温度を表1に示す「塗工温度」(製膜前温度)に設定した。具体的には、「塗工温度」が室温よりも高いS-1及びS-2については、アルゴン雰囲気下で、ホットプレートスターラーPC-420D(商品名、タイテック社製)を用いて各組成物を攪拌しながら加熱(20分)して、所定の塗工温度に設定した。
 こうして塗工温度に設定した各無機固体電解質含有組成物を厚さ20μmのアルミニウム箔(非加熱:25℃)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、塗工した(調製後から塗工開始まで約1時間、塗工温度設定後から塗工開始まで約20分)。塗工した無機固体電解質含有組成物を110℃で2時間加熱して乾燥(分散媒を除去)させた。その後、ヒートプレス機を用いて、乾燥させた無機固体電解質含有組成物を25℃で加圧(10MPa、10秒間)して、無機固体電解質含有組成物を製膜(固体電解質層の膜厚50μm)した。こうして、全固体二次電池用固体電解質シートS-1~S-5をそれぞれ製造した。
<全固体二次電池用正極シートP-1~P-5の製造>
 上記で得られた各正極組成物P-1~P-5の温度を、上記無機固体電解質含有組成物と同様にして、表1に示す「塗工温度」に設定した。こうして塗工温度に設定した各正極組成物P-1~P-5を厚さ20μmのアルミニウム箔(非加熱:25℃)上にベーカー式アプリケーター(商品名:SA-201)を用いて塗工した(調製後から塗工開始まで約1時間、塗工温度設定後から塗工開始まで約20分)。塗工した正極組成物を110℃で1時間加熱して乾燥(分散媒を除去)させた。その後、ヒートプレス機を用いて、乾燥させた正極組成物を25℃で加圧(10MPa、1分)して、正極組成物を製膜(正極活物質層の膜厚100μm)した。こうして、全固体二次電池用正極シートP-1~P-5をそれぞれ製造した。
<全固体二次電池用負極シートN-1~N-12の製造>
 上記で得られた各負極組成物N-1~N-12の温度を、上記無機固体電解質含有組成物と同様にして、表1に示す「塗工温度」に設定した。こうして塗工温度に設定した各負極組成物を厚さ20μmの銅箔(非加熱:25℃)上に、ベーカー式アプリケーター(商品名:SA-201)を用いて塗工した(調製後から塗工開始まで約1時間、塗工温度設定後から塗工開始まで約20分)。塗工した負極組成物を、110℃で1時間加熱し、その後真空乾燥機AVO-200NS(商品名、アズワン社製)にて更に110℃で2時間乾燥加熱して、乾燥(分散媒を除去)させた。その後、ヒートプレス機を用いて、乾燥させた負極組成物を25℃で加圧(10MPa、1分)して、負極組成物を製膜(負極活物質層の膜厚70μm)した。こうして、全固体二次電池用負極シートN-1~N-12をそれぞれ製造した。
 製造した各組成物及び各シートについて、下記評価を行い、その結果を表2に示す。
<評価1:分散特性(分散性)>
 下記分散性試験においては、上記各シートの製造方法において基材上に塗布する際の組成物(表1に示す塗工温度に設定した後の組成物)をサンプリングして、行った。
 サンプリングした各組成物(スラリー)を粒度測定器(グラインドメーター)232/III型(商品名、アズワン社製)の溝に垂らし、スクレーパーで掻き取った後に現れた線の位置を目盛りで読み取った値を凝集サイズXとした。一方、粘度を300cPに調整した組成物の凝集サイズX0を、上記凝集サイズXと同様にして、測定した。得られた凝集サイズX及びX0を用いて、凝集サイズ比[X/X0]を算出した。
 この凝集サイズ比[X/X0]が下記評価基準のいずれに含まれるかにより、組成物の分散性として固体粒子の凝集しやすさを評価した。
 本試験において、凝集サイズ比[X/X0]が小さいほど、固体粒子が凝集ないし沈降しにくく、分散性に優れることを示し、評価基準「F」以上が合格レベルである。
 なお、無機固体電解質含有組成物N-10は評価基準「G」に含まれるが、凝集サイズ比[X/X0]は2.0であった。
 
 - 評価基準 -
 A:      X/X0<1.1
 B:  1.1≦X/X0<1.2
 C:  1.2≦X/X0<1.3
 D:  1.3≦X/X0<1.4
 E:  1.4≦X/X0<1.5
 F:  1.5≦X/X0<1.6
 G:  1.6≦X/X0
 
<評価2:分散特性(安定性)>
 下記分散安定性試験においては、上記各シートの製造方法において基材上に塗布する際の組成物(表1に示す塗工温度に設定した後の組成物)をサンプリングして、行った。
 サンプリングした各組成物(スラリー)を直径10mm、高さ4cmのガラス試験管に高さ4cmまで投入し、25℃で24時間静置した。静置前後の組成物の上部30%(高さ)分の固形分減少率を下記式から算出した。この固形分減少率が下記評価基準のいずれに含まれるかにより、組成物の分散安定性(保存安定性)として経時による固体粒子の沈降のしやすさ(沈降性)を評価した。本試験において、上記固形分減少率が小さいほど、分散安定性に優れることを示し、評価基準「F」以上が合格レベルである。
 
 固形分減少率(%)=[(静置前の上部30%の固形分濃度-静置後の上部30%の固形分濃度)/静置前の上部30%の固形分濃度]×100
 
 - 評価基準 -
 A:      固形分減少率< 1%
 B:   1%≦固形分減少率< 3%
 C:   3%≦固形分減少率< 5%
 D:   5%≦固形分減少率< 7%
 E:   7%≦固形分減少率< 9%
 F:   9%≦固形分減少率<11%
 G:  11%≦固形分減少率
 
<評価3:塗工適性(平坦性)>
 各組成物の塗工適性として、得られた各シートの固体電解質層表面又は活物質層表面の最大高さ粗さRzを測定して、評価した。
 具体的には、各シートの固体電解質層表面又は活物質層表面の最大高さ粗さRzを、日本産業規格(JIS) B 0601:2013に従って以下の測定装置及び条件にて、測定した。
 最大高さ粗さRzが下記評価基準のいずれに含まれるかにより、組成物の塗工適性として表面が平坦で表面性の良い構成層の形成しやすさ(平坦性)を評価した。本試験において、上記最大高さ粗さRzが小さいほど、塗工適性(平坦性)に優れることを示し、評価基準「F」以上が合格レベルである。
 なお、無機固体電解質含有組成物N-10は評価基準「G」に含まれるが、最大高さ粗さRzは15μmであった。
 
 - 測定装置及び条件 -
測定装置:3次元微細形状測定器(型式ET-4000A:商品名、小坂研究所製)
解析機器:3次元表面粗さ解析システム(型式TDA-31)
触針:先端半径0.5μmR、径2μm、ダイヤモンド製
針圧:1μN
測定長さ:5.0mm
測定速度:0.02mm/s
測定間隔:0.62μm
カットオフ:なし
フィルタ方式:ガウシアン空間型
レベリング:あり(二次曲線)
 
 - 評価基準 -
 A:        Rz<1.0μm
 B:  1.0μm≦Rz<2.0μm
 C:  2.0μm≦Rz<4.0μm
 D:  4.0μm≦Rz<6.0μm
 E:  6.0μm≦Rz<8.0μm
 F:  8.0μm≦Rz<10μm
 G:   10μm≦Rz
 
<評価4:塗工適性(密着性)>
 各組成物の塗工適性として、得られた各シートの固体電解質層若しくは活物質層における固体粒子の密着性、及び活物質層と集電体との密着性を、評価した。
 作製した各シートを幅3cm×長さ14cmの長方形に切り出した。円筒形マンドレル試験機(商品コード056、マンドレル直径10mm、Allgood社製)を用いて、切り出したシート試験片の長さ方向の一端部を上記試験機に固定し、シート試験片の中央部分に円筒形マンドレルが当たるように配置し、シート試験片の長さ方向の他端部を長さ方向に沿って5Nの力で引っ張りながら、マンドレルの周面に沿って(マンドレルを軸にして)180°屈曲させた。なお、シート試験片は、その固体電解質層又は活物質層をマンドレルとは逆側(基材又は集電体をマンドレル側)に、幅方向をマンドレルの軸線と平行に、セットした。試験は、マンドレルの直径を32mmから徐々に小さくして行った。
 評価は、マンドレルに巻き付けた状態及び巻き付けを解除してシート状に復元した状態において、固体電解質層又は活物質層に固体粒子の結着崩壊による欠陥(ひび、割れ、欠け等)の発生、活物質層については更に活物質層と集電体との剥離が確認できなかった最小直径を測定して、この最小直径が下記評価基準のいずれに該当するかで、行った。
 本試験において、上記最小直径が小さいほど、固体電解質層若しくは活物質層を構成する固体粒子の結着力が強固であり、また活物質層と集電体との密着力が強固であることを示し、評価基準「F」以上が合格レベルである。
 なお、無機固体電解質含有組成物N-10は評価基準「G」に含まれるが、最小直径は32mmであった。
 
 - 評価基準 -
 A:      最小直径< 5mm
 B:  5mm≦最小直径< 6mm
 C:  6mm≦最小直径< 8mm
 D:  8mm≦最小直径<10mm
 E: 10mm≦最小直径<14mm
 F: 14mm≦最小直径<25mm
 G: 25mm≦最小直径
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 
<全固体二次電池C-1~C-5の製造>
 全固体二次電池用正極シート、全固体二次電池用固体電解質シート及び全固体二次電池用負極シートを表3に示す構成層の組み合わせで用いて、全固体二次電池を製造した。
 全固体二次電池用正極シートP-1又はP-4を直径10mmの円盤状に打ち抜き、内径10mmのPET製の円筒に入れた。円筒内の正極活物質層側に全固体二次電池用固体電解質シートS-1又はS-4を直径10mmの円盤状に打ち抜いて円筒内に入れ、円筒の両端開口から10mmのステンレス鋼(SUS)棒を挿入した。全固体二次電池用正極シートの集電体側と、全固体二次電池用固体電解質シートのアルミニウム箔側とをSUS棒により、350MPaの圧力を加えて加圧した。その後に、全固体二次電池用固体電解質シート側のSUS棒を一旦外して、全固体二次電池用固体電解質シートのアルミニウム箔を静かに剥離した。次いで、全固体二次電池用負極シートN-1又はN-10を直径10mmの円盤状に打ち抜き、円筒内の全固体二次電池用固体電解質シートの固体電解質層上に挿入した。外していたSUS棒を円筒内に再度挿入し、50MPaの圧力をかけた状態で固定した。このようにして、アルミニウム箔(厚さ20μm)-正極活物質層(厚さ90μm)-固体電解質層(厚さ45μm)-負極活物質層(厚さ65μm)-銅箔(厚さ20μm)の構成を有する全固体二次電池No.C-1~C-5を得た。
<評価5:サイクル特性>
 製造した各全固体二次電池について、放電容量維持率を充放電評価装置TOSCAT-3000(商品名、東洋システム社製)により測定した。
 具体的には、各全固体二次電池を、それぞれ、25℃の環境下で、電流密度0.1mA/cmで電池電圧が3.6Vに達するまで充電した。その後、電流密度0.1mA/cmで電池電圧が2.5Vに達するまで放電した。この充電1回と放電1回とを初期化充放電1サイクルとして、同じ条件で初期化充放電を3サイクル繰り返して、初期化した。その後、上記初期化充放電サイクルと同じ条件で、充放電を1000サイクル繰り返して行い、充放電1サイクル目の放電容量と1000サイクル目の放電容量を、充放電評価装置:TOSCAT-3000(商品名)により、測定した。下記式により放電容量維持率を求め、この放電容量維持率を下記評価基準にあてはめて、全固体二次電池のサイクル特性を評価した。本試験において、評価基準が高いほど、電池性能(サイクル特性)に優れ、充放電を複数回繰り返しても(長期の使用においても)初期の電池性能を維持できる。本試験において、評価基準「F」以上が合格レベルである。
 なお、本発明の全固体二次電池の初期放電容量は、いずれも、全固体二次電池として機能するのに十分な値を示した。
 
 放電容量維持率(%)=(1000サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量)×100
 
 - 評価基準 -
 A: 90%≦放電容量維持率
 B: 85%≦放電容量維持率<90%
 C: 80%≦放電容量維持率<85%
 D: 75%≦放電容量維持率<80%
 E: 70%≦放電容量維持率<75%
 F: 60%≦放電容量維持率<70%
 G:     放電容量維持率<60%
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表2及び表3に示す結果から次のことが分かる。
 全固体二次電池用シートの製造において、調製温度及び塗工温度の両者を調製せず室温とした無機固体電解質含有組成物、また調製温度及び塗工温度の両者を100℃に設定した無機固体電解質含有組成物は、分散性及び安定性のいずれかに劣り、しかも塗工適性にも劣るものもある。そのため、このような無機固体電解質含有組成物を用いて製造した全固体二次電池用シートを用いても、十分なサイクル特性を示す全固体二次電池を製造(実現)できない。
 これに対して、全固体二次電池用シートの製造において、調製温度及び塗工温度のいずれか一方若しくは両者を45℃に設定した無機固体電解質含有組成物は、分散特性(分散性及び安定性)及び塗工適性(平坦性及び密着性)が改善されている。特に、調製温度及び塗工温度の双方を45℃に設定した無機固体電解質含有組成物は優れた分散特性及び塗工適性をバランスよく発現した。また、用いる無機固体電解質含有組成物について、塗工温度を所定の温度に設定せずに、基材上に塗工した後の乾燥時に35~90℃の温度範囲に加熱される比較例(例えばN-10及びN-11)との対比により、塗工温度を所定の温度に設定することにより、組成物の分散特性に加えて塗工適性を大幅に改善できることが分かる。本発明においては、このような優れた分散特性及び塗工適性を、無機固体電解質含有組成物の固形分濃度を65質量%以上という高濃度に設定しても、実現できる。よって、調製温度及び塗工温度のいずれか一方若しくは両者を設定された無機固体電解質含有組成物を用いて製造した全固体二次電池用シートを用いると、優れたサイクル特性を示す全固体二次電池を製造(実現)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、2020年7月2日に日本国で特許出願された特願2020-114680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

Claims (12)

  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する無機固体電解質と分散媒とを含有する無機固体電解質含有組成物を基材上に塗工製膜する、全固体二次電池用シートの製造方法であって、
     前記無機固体電解質含有組成物の、調製温度及び塗工製膜前温度のいずれか一方若しくは両者を35~90℃に設定する、全固体二次電池用シートの製造方法。
  2.  前記調製温度及び前記塗工製膜前温度の両者を35~90℃に設定する、請求項1に記載の全固体二次電池用シートの製造方法。
  3.  前記無機固体電解質含有組成物の25℃での粘度が500~10,000cPである、請求項1又は2に記載の全固体二次電池用シートの製造方法。
  4.  前記25℃での粘度と、前記調製温度及び前記塗工製膜前温度のうち高い温度における前記無機固体電解質含有組成物の粘度との差(絶対値)が1,000cP以上である、請求項1~3のいずれか1項に記載の全固体二次電池用シートの製造方法。
  5.  前記分散媒の沸点が100~250℃である、請求項1~4のいずれか1項に記載の全固体二次電池用シートの製造方法。
  6.  前記無機固体電解質含有組成物がバインダーを含有する、請求項1~5のいずれか1項に記載の全固体二次電池用シートの製造方法。
  7.  前記無機固体電解質含有組成物が活物質を含有する、請求項1~6のいずれか1項に記載の全固体二次電池用シートの製造方法。
  8.  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の製造方法であって、
     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つの層を、請求項1~7のいずれか1項に記載の全固体二次電池用シートの製造方法により製造する工程を含む、全固体二次電池の製造方法。
  9.  前記全固体二次電池が前記正極活物質層及び前記負極活物質層それぞれの前記固体電解質層と反対側に積層された集電体を具備する、請求項8に記載の全固体二次電池の製造方法であって、
     前記集電体及び前記正極活物質層が積層された正極と、前記固体電解質層と、前記集電体及び前記負極活物質層が積層された負極との少なくとも1つを、請求項1~7のいずれか1項に記載の全固体二次電池用シートの製造方法を経て製造する工程を含む、全固体二次電池の製造方法。
  10.  請求項1~7のいずれか1項に記載の全固体二次電池用シートの製造方法により製造される、全固体二次電池用シート。
  11.  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10に記載の全固体二次電池用シートで構成されている、全固体二次電池。
  12.  前記正極活物質層及び前記負極活物質層それぞれの前記固体電解質層と反対側に積層された集電体を具備する、請求項11に記載の全固体二次電池であって、
     前記集電体及び前記正極活物質層が積層された正極と、前記固体電解質層と、前記集電体及び前記負極活物質層が積層された負極との少なくとも1つが、請求項10に記載の全固体二次電池用シートで構成されている、全固体二次電池。
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