WO2023243714A1 - 二次電池 - Google Patents

二次電池 Download PDF

Info

Publication number
WO2023243714A1
WO2023243714A1 PCT/JP2023/022418 JP2023022418W WO2023243714A1 WO 2023243714 A1 WO2023243714 A1 WO 2023243714A1 JP 2023022418 W JP2023022418 W JP 2023022418W WO 2023243714 A1 WO2023243714 A1 WO 2023243714A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
formula
group
ocf
active material
secondary battery
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/022418
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
和誠 野本
英晃 西村
史教 水野
健太郎 平賀
貴哉 山田
明平 杉山
Original Assignee
トヨタ自動車株式会社
ダイキン工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by トヨタ自動車株式会社, ダイキン工業株式会社 filed Critical トヨタ自動車株式会社
Publication of WO2023243714A1 publication Critical patent/WO2023243714A1/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0561Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
    • H01M10/0562Solid materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • This application discloses a secondary battery.
  • Patent Document 1 discloses that when manufacturing a secondary battery, electrodes and electrolyte layers are pressed at 200 MPa or more and 1000 MPa or less.
  • Patent Document 2 discloses arranging an insulating layer at the peripheral portion of the electrode in order to suppress cracking of the electrolyte layer during high-pressure pressing.
  • Patent Document 3 discloses perfluoropolyether as an additive component of a non-aqueous electrolyte.
  • Patent Document 4 discloses that a perfluoropolyether group-containing compound is present on the surface of the electrode in order to improve the storage stability of the electrode.
  • a secondary battery comprising a first electrode, an electrolyte layer and a second electrode, At least one of the first electrode and the electrolyte layer includes a sulfide solid electrolyte,
  • the first electrode contains a perfluoropolyether represented by the following formula (1), Secondary battery.
  • Rf 1 and Rf 2 are each independently a C1-16 divalent alkylene group which may be substituted with one or more fluorine atoms
  • E 1 and E 2 are each independently a fluorine group, a hydrogen group, a hydroxyl group, an aldehyde group, a carboxylic acid group, a C1-10 alkyl ester group, an amide group which may have one or more substituents
  • R F is a divalent fluoropolyether group.
  • R F is represented by the formula (2): -(OC 6 F 12 ) a -(OC 5 F 10 ) b -(OC 4 F 8 ) c -(OC 3 R Fa 6 ) d -(OC 2 F 4 ) e -(OCF 2 ) f - (2 )
  • R Fa is independently a hydrogen atom, a fluorine atom, or a chlorine atom at each occurrence
  • a, b, c, d, e and f are each independently an integer from 0 to 200
  • the sum of a, b, c, d, e and f is 1 or more
  • the order of existence of each repeating unit enclosed in parentheses with a, b, c, d, e or f is arbitrary in the formula, However, when all R Fa are hydrogen atoms or chlorine atoms, at least one of a, b, c, e and f is 1 or more.
  • the R F is independently represented by the following formula (2-1), (2-2), (2-3), (2-4) or (2-5) at each occurrence: -(OC 3 F 6 ) d - (OC 2 F 4 ) e - (2-1) [In formula (2-1), d is an integer from 1 to 200, and e is 0 or 1.
  • R 6 is OCF 2 or OC 2 F 4 ;
  • R7 is a group selected from OC2F4, OC3F6, OC4F8, OC5F10 and OC6F12 , or two or three groups selected from these groups . It is a combination of two groups, g is an integer from 2 to 100.
  • e is an integer from 1 to 200
  • a, b, c, d and f are each independently an integer of 0 or more and 200 or less
  • the repeating units enclosed in parentheses with a, b, c, d, e, or f can be present in any order in the formula.
  • the R F is represented by the following formula (2-6): -(OCF 2 CF 2 CF 2 ) a -(OCF(CF 3 )CF 2 ) b -(OCF 2 CF(CF 3 )) c -(OCF 2 CF 2 ) d -(OCF(CF 3 )) e - (OCF 2 ) f - (2-6)
  • a, b, c, d, e and f are each independently an integer of 0 to 200, The sum of a, b, c, d, e and f is 1 or more,
  • the repeating units enclosed in parentheses with a, b, c, d, e, or f can be present in any order in the formula.
  • the R F is represented by the following formula (2-7): -(OCF 2 CF 2 ) d -(OCF(CF 3 )) e -(OCF 2 ) f - (2-7)
  • d, e and f are each independently an integer of 0 to 200, The sum of d, e and f is 1 or more, The repeating units suffixed with d, e or f and enclosed in parentheses can be present in any order in the formula.
  • ] is a group represented by, Secondary battery according to aspect 4.
  • the E 1 -Rf 1 and the E 2 -Rf 2 are each independently a group selected from the group consisting of -CF 3 , -CF 2 CF 3 , and -CF 2 CF 2 CF 3 , The secondary battery according to any one of aspects 1 to 6.
  • the first electrode has a first active material layer, The first active material layer contains the perfluoropolyether at 1% by volume or more and 25% by volume or less, The secondary battery according to any one of aspects 1 to 7.
  • the first electrode is a positive electrode, The secondary battery according to any one of aspects 1 to 8.
  • the first electrode includes the sulfide solid electrolyte and the perfluoropolyether; The secondary battery according to any one of aspects 1 to 9.
  • the secondary battery of the present disclosure tends to have low resistance.
  • a secondary battery 100 includes a first electrode 10, an electrolyte layer 20, and a second electrode 30.
  • at least one of the first electrode 10 and the electrolyte layer 20 includes a sulfide solid electrolyte.
  • the first electrode 10 includes perfluoropolyether represented by the following formula (1).
  • the sulfide solid electrolyte that can be included in electrodes and electrolyte layers has high chemical reactivity, and therefore may react with other materials to cause alteration and deterioration. In this case, the ionic conductivity of the electrodes and electrolyte layer tends to decrease.
  • the predetermined PFPE contained in the first electrode 10 is capable of imparting lubricity to various battery materials and has low reactivity with the sulfide solid electrolyte. That is, when the first electrode 10 contains a predetermined amount of PFPE, even when the first electrode 10 is pressed at low pressure, the density of the material in the first electrode 10 can be increased due to the lubricating effect of PFPE. That is, the filling rate of the material in the first electrode 10 becomes high, and the resistance of the first electrode 10 is easily reduced.
  • the perfluoropolyether is represented by the following formula (1).
  • Rf 1 and Rf 2 are each independently a C1-16 divalent alkylene group which may be substituted with one or more fluorine atoms.
  • R Fa is preferably a hydrogen atom or a fluorine atom, more preferably a fluorine atom.
  • a, b, c, d, e and f may each independently be an integer of 0 to 100.
  • repeating units may be linear or branched.
  • -(OC 6 F 12 )- is -(OCF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 )-, -(OCF(CF 3 )CF 2 CF 2 CF 2 )-, -(OCF 2 CF (CF 3 )CF 2 CF 2 CF 2 )-, -(OCF 2 CF 2 CF (CF 3 )CF 2 CF 2 )-, -(OCF 2 CF 2 CF 2 CF (CF 3 )CF 2 )-, and , -(OCF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF (CF 3 )) -.
  • -(OC 5 F 10 )- is -(OCF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 )-, -(OCF(CF 3 )CF 2 CF 2 CF 2 )-, -(OCF 2 CF(CF 3 ) It may be any one of CF 2 CF 2 )-, -(OCF 2 CF 2 CF(CF 3 )CF 2 )-, and -(OCF 2 CF 2 CF 2 CF(CF 3 ))-.
  • -(OC 4 F 8 )- is -(OCF 2 CF 2 CF 2 CF 2 )-, -(OCF(CF 3 )CF 2 CF 2 )-, -(OCF 2 CF(CF 3 )CF 2 )- , -(OCF 2 CF 2 CF(CF 3 ))-, -(OCF 2 C(CF 3 ) 2 )-, -(OCF(CF 3 )CF( It may be any of CF 3 ))-, -(OCF(C 2 F 5 )CF 2 )-, and -(OCF 2 CF(C 2 F 5 ))-.
  • -(OC 3 F 6 )- (that is, in the above formula (2), when R Fa is a fluorine atom), -(OCF 2 CF 2 CF 2 )-, -(OCF(CF 3 )CF 2 ) -, and -(OCF 2 CF (CF 3 )) -.
  • -(OC 2 F 4 )- may be either -(OCF 2 CF 2 )- or -(OCF(CF 3 ))-.
  • R F may be a group represented by any of the following formulas (2-1) to (2-5), each occurrence independently.
  • R 6 is OCF 2 or OC 2 F 4
  • R7 is a group selected from OC2F4, OC3F6, OC4F8, OC5F10 and OC6F12 , or two or three groups selected from these groups . It is a combination of two groups, g is an integer from 2 to 100. ];
  • f is an integer from 1 to 200
  • a, b, c, d and e are each independently an integer of 0 to 200
  • the repeating units enclosed in parentheses with a, b, c, d, e, or f can be present in any order in the formula.
  • d is an integer preferably from 5 to 200, more preferably from 10 to 100, even more preferably from 15 to 50, for example from 25 to 35.
  • the above formula (2-1) is preferably a group represented by -(OCF 2 CF 2 CF 2 ) d - or -(OCF(CF 3 )CF 2 ) d -, and more preferably, It is a group represented by -(OCF 2 CF 2 CF 2 ) d -.
  • e is 0. In another embodiment, e is 1.
  • e and f are each independently an integer preferably from 5 to 200, more preferably from 10 to 200. Further, the sum of c, d, e, and f is preferably 5 or more, more preferably 10 or more, and may be, for example, 15 or more or 20 or more.
  • the above formula (2-2) preferably represents -(OCF 2 CF 2 CF 2 CF 2 ) c -(OCF 2 CF 2 CF 2 ) d -(OCF 2 CF 2 ) e -(OCF 2 CF 2 CF 2 ) 2 ) It is a group represented by f -.
  • formula (2-2) may be a group represented by -(OC 2 F 4 ) e -(OCF 2 ) f -.
  • R 6 is preferably OC 2 F 4 .
  • R 7 is preferably a group selected from OC 2 F 4 , OC 3 F 6 and OC 4 F 8 , or independently selected from these groups. It is a combination of two or three groups, more preferably a group selected from OC 3 F 6 and OC 4 F 8 .
  • the combination of two or three groups independently selected from OC 2 F 4 , OC 3 F 6 and OC 4 F 8 is not particularly limited, but includes, for example, -OC 2 F 4 OC 3 F 6 -, -OC 2 F 4 OC 4 F 8 -, -OC 3 F 6 OC 2 F 4 -, -OC 3 F 6 OC 3 F 6 -, -OC 3 F 6 OC 4 F 8 -, -OC 4 F 8 OC 4 F 8 -, -OC 4 F 8 OC 3 F 6 -, -OC 4 F 8 OC 2 F 4 -, -OC 2 F 4 OC 2 F 4 OC 3 F 6 -, -OC 2 F 4 OC 2 F 4 OC 3 F 6 -, -OC 2 F 4 OC 2 F 4 OC 4 F 8 -, -OC 2 F 4 OC 3 F 6 -, -OC 2 F 4 OC 2 F 4 OC 4 F 8 -, -OC 2 F 4 OC 3 F 6 -
  • g is preferably an integer of 3 or more, more preferably 5 or more.
  • the above g is preferably an integer of 50 or less.
  • OC 2 F 4 , OC 3 F 6 , OC 4 F 8 , OC 5 F 10 and OC 6 F 12 may be either straight chain or branched chain. , preferably linear.
  • the above formula (2-3) is preferably -(OC 2 F 4 -OC 3 F 6 ) g - or -(OC 2 F 4 -OC 4 F 8 ) g -.
  • e is preferably an integer of 1 or more and 100 or less, more preferably 5 or more and 100 or less.
  • the sum of a, b, c, d, e and f is preferably 5 or more, more preferably 10 or more, for example 10 or more and 100 or less.
  • f is preferably an integer of 1 or more and 100 or less, more preferably 5 or more and 100 or less.
  • the sum of a, b, c, d, e and f is preferably 5 or more, more preferably 10 or more, for example 10 or more and 100 or less.
  • the above R F is a group represented by the above formula (2-1).
  • the above R F is a group represented by the above formula (2-2).
  • the above R F is a group represented by the above formula (2-3).
  • the above R F is a group represented by the above formula (2-4).
  • the above R F is a group represented by the above formula (2-5).
  • R F is represented by the following formula (2-7): -(OCF 2 CF 2 ) d -(OCF(CF 3 )) e -(OCF 2 ) f - (2-7)
  • d, e and f are each independently an integer of 0 to 200, The sum of d, e and f is 1 or more, The repeating units suffixed with d, e or f and enclosed in parentheses can be present in any order in the formula.
  • the ratio of d to f may be 0.5 to 4, preferably 0.6 to 3, and more preferably 0.7 to 4. 2, and even more preferably 0.8 to 1.4.
  • d/f ratio 0.5 to 4 or less, lubricity and chemical stability are further improved.
  • the smaller the d/f ratio the better the lubricity.
  • the stability of the compound can be further improved.
  • the larger the d/f ratio the more stable the fluoropolyether structure is. In this case, the value of f is preferably 0.8 or more.
  • the number average molecular weight of the R F moiety is not particularly limited, but is, for example, 500 to 30,000, preferably 1,500 to 30,000, more preferably 2,000. ⁇ 10,000.
  • the number average molecular weight of R F is a value measured by 19 F-NMR.
  • the first electrode 10 may include a first active material layer 11 and a first current collector 12.
  • the first active material layer 11 may include the above-mentioned PFPE.
  • the first active material layer 11 may be a positive electrode active material layer or a negative electrode active material layer.
  • the second active material layer 31 is a negative electrode active material layer.
  • the total content of PFPE, the positive electrode active material, and optionally an electrolyte, a conductive aid, and a binder is 85% by volume or more, 90% by volume or more, or 95% by volume or more, assuming that the entire positive electrode active material layer is 100% by volume.
  • the remainder may be voids or other components.
  • the shape of the positive electrode active material layer is not particularly limited, and may be, for example, a sheet-like positive electrode active material layer having a substantially flat surface.
  • the thickness of the positive electrode active material layer is not particularly limited, and may be, for example, 0.1 ⁇ m or more, 1 ⁇ m or more, or 10 ⁇ m or more, or 2 mm or less, 1 mm or less, or 500 ⁇ m or less.
  • Lithium-containing compounds as positive electrode active materials include lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, Li 1 ⁇ Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ⁇ , lithium manganate, and spinel-based lithium compounds (Li 1+x Mn 2-x-y M y O 4 (M is one or more selected from Al, Mg, Co, Fe, Ni and Zn), lithium titanate, phosphorous
  • Various lithium-containing oxides such as acid metal lithium (such as LiMPO 4 , where M is one or more selected from Fe, Mn, Co, and Ni) may be used.
  • the positive electrode active material contains a lithium-containing oxide containing at least Li, at least one of Ni, Co, and Mn, and O as constituent elements.
  • One type of positive electrode active material may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • a protective layer containing an ion-conductive oxide may be formed on the surface of the positive electrode active material. This makes it easier to suppress reactions between the positive electrode active material and sulfide (for example, sulfide solid electrolyte described below).
  • ion conductive oxides include Li 3 BO 3 , LiBO 2 , Li 2 CO 3 , LiAlO 2 , Li 4 SiO 4 , Li 2 SiO 3 , Li 3 PO 4 , Li 2 SO 4 , Li 2 TiO 3 , Li 4 Ti 5 O 12 , Li 2 Ti 2 O 5 , Li 2 ZrO 3 , LiNbO 3 , Li 2 MoO 4 , Li 2 WO 4 and the like.
  • the electrolyte that may be included in the positive electrode active material layer may be a solid electrolyte, a liquid electrolyte (electrolyte solution), or a combination thereof.
  • a solid electrolyte as an electrolyte
  • the positive electrode active material layer does not contain any liquid other than the above-mentioned PFPE.
  • even higher effects are likely to be obtained when the positive electrode includes a sulfide solid electrolyte and the above-mentioned PFPE (for example, when the positive electrode active material layer includes the sulfide solid electrolyte and the above-mentioned PFPE).
  • Li 2 S-P 2 S 5 Li 2 S-SiS 2 , LiI-Li 2 S-SiS 2 , LiI-Si 2 S-P 2 S 5 , Li 2 S-P 2 S 5 -LiI-LiBr, Sulfide solids such as LiI-Li 2 S-P 2 S 5 , LiI-Li 2 SP 2 O 5 , LiI-Li 3 PO 4 -P 2 S 5 , Li 2 S-P 2 S 5 -GeS 2
  • An example is an electrolyte.
  • sulfide solid electrolytes especially sulfide solid electrolytes containing at least Li, S, and P as constituent elements, have high performance.
  • the solid electrolyte may be amorphous or crystalline.
  • the solid electrolyte may be in the form of particles, for example.
  • One type of solid electrolyte may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the electrolyte may contain predetermined carrier ions (for example, lithium ions).
  • the electrolyte may be, for example, a non-aqueous electrolyte.
  • the composition of the electrolytic solution may be the same as that known as the composition of electrolytic solutions for secondary batteries.
  • an electrolyte in which a lithium salt is dissolved in a carbonate solvent at a predetermined concentration can be used.
  • carbonate solvents include fluoroethylene carbonate (FEC), ethylene carbonate (EC), and dimethyl carbonate (DMC).
  • Examples of the lithium salt include LiPF 6 and the like.
  • Examples of conductive additives that can be included in the positive electrode active material layer include vapor grown carbon fiber (VGCF), acetylene black (AB), Ketjen black (KB), carbon nanotube (CNT), and carbon nanofiber (CNF).
  • Examples include carbon materials such as; metal materials such as nickel, aluminum, and stainless steel.
  • the conductive aid may be, for example, in the form of particles or fibers, and its size is not particularly limited. One type of conductive aid may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • binders examples include butadiene rubber (BR) binders, butylene rubber (IIR) binders, acrylate butadiene rubber (ABR) binders, styrene butadiene rubber (SBR) binders, and polyvinylidene fluoride.
  • PVdF polyvinylidene fluoride-based binders, polytetrafluoroethylene (PTFE)-based binders, polyimide (PI)-based binders, and the like.
  • One binder may be used alone, or two or more binders may be used in combination.
  • the first electrode 10 may include a first current collector 12 in contact with the first active material layer 11 described above.
  • the first current collector 12 may be a positive electrode current collector or a negative electrode current collector.
  • the second current collector 32 is a negative electrode current collector.
  • the positive electrode current collector any common positive electrode current collector for batteries can be employed. Further, the positive electrode current collector may be in the form of a foil, a plate, a mesh, a punched metal, a foam, or the like.
  • the positive electrode current collector may be made of metal foil or metal mesh. In particular, metal foil has excellent handling properties.
  • the positive electrode current collector may be made of a plurality of foils. Examples of metals constituting the positive electrode current collector include Cu, Ni, Cr, Au, Pt, Ag, Al, Fe, Ti, Zn, Co, and stainless steel. In particular, from the viewpoint of ensuring oxidation resistance, the positive electrode current collector may contain Al.
  • the positive electrode current collector may have some kind of coating layer on its surface for the purpose of adjusting resistance or the like.
  • the positive electrode current collector may be a metal foil or a base material on which the above-mentioned metal is plated or vapor-deposited. Further, when the positive electrode current collector is made of a plurality of metal foils, there may be some kind of layer between the plurality of metal foils.
  • the thickness of the positive electrode current collector is not particularly limited. For example, it may be 0.1 ⁇ m or more or 1 ⁇ m or more, or 1 mm or less or 100 ⁇ m or less.
  • the electrolyte layer 20 is disposed between the first electrode 10 and the second electrode 30 and can function as a separator.
  • the electrolyte layer 20 contains at least an electrolyte, and may optionally further contain a binder or the like.
  • the electrolyte layer 20 may further contain other components such as a dispersant and the above-mentioned PFPE.
  • the content of each component in the electrolyte layer 20 is not particularly limited, and may be determined as appropriate depending on the desired battery performance.
  • the shape of the electrolyte layer 20 is not particularly limited, and may be in the form of a substantially flat sheet, for example.
  • the thickness of the electrolyte layer 20 is not particularly limited, and may be, for example, 0.1 ⁇ m or more or 1 ⁇ m or more, or 2 mm or less or 1 mm or less.
  • the electrolyte included in the electrolyte layer 20 may be appropriately selected from those exemplified as electrolytes that can be included in the above-mentioned positive electrode active material layer.
  • the performance of the electrolyte layer 20 containing a solid electrolyte, especially a sulfide solid electrolyte, and more particularly, a sulfide solid electrolyte containing at least Li, S, and P as constituent elements is high.
  • the electrolyte is a solid electrolyte
  • the solid electrolyte may be amorphous or crystalline.
  • the electrolyte is a solid electrolyte
  • the solid electrolyte may be in the form of particles, for example.
  • One type of electrolyte may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the above-described sulfide solid electrolyte is contained in at least one of the first electrode 10 and the electrolyte layer 20. That is, the PFPE included in the first electrode 10 can contact at least one of the sulfide solid electrolyte included in the first electrode 10 and the sulfide solid electrolyte included in the electrolyte layer 20.
  • the sulfide solid electrolyte is unlikely to change or deteriorate, and the high ionic conductivity of the sulfide solid electrolyte is maintained. easy to be
  • the binder that can be included in the electrolyte layer 20 may be appropriately selected, for example, from among the binders that can be included in the above-mentioned positive electrode active material layer.
  • the second electrode 30 may be a positive electrode or a negative electrode.
  • the second electrode 30 is a negative electrode.
  • the second electrode 30 is not particularly limited in its configuration as long as it can function appropriately as a positive electrode or a negative electrode of a secondary battery.
  • the second electrode 30 may include a second active material layer 31 and a second current collector 32.
  • the second active material layer 31 may or may not contain the above-mentioned predetermined PFPE.
  • the second active material layer 31 contains a predetermined PFPE, its specific configuration may be similar to the configuration of the first active material layer 11.
  • the second active material layer 31 may be a positive electrode active material layer or a negative electrode active material layer.
  • the first active material layer 11 is a positive electrode active material layer
  • the second active material layer 31 is a negative electrode active material layer.
  • the negative electrode active material layer contains at least a negative electrode active material, and may optionally further contain an electrolyte, a conductive aid, a binder, and the like.
  • the negative electrode active material layer may also contain various other additives. For example, it may contain the above-mentioned PFPE.
  • the content of each component in the negative electrode active material layer may be determined as appropriate depending on the desired battery performance. For example, when the entire solid content of the negative electrode active material layer is 100% by mass, the content of the negative electrode active material may be 40% by mass or more, 50% by mass or more, 60% by mass or more, or 70% by mass or more, and 100% by mass. % or less, 95% by mass or less, or 90% by mass or less.
  • the total of the negative electrode active material and optionally an electrolyte, a conductive aid, a binder, and PFPE is 85 volume% or more, 90 volume% or more, or 95 volume% or more, with the entire negative electrode active material layer being 100 volume%. The remainder may be voids or other components.
  • the shape of the negative electrode active material layer is not particularly limited, and may be, for example, a sheet-like negative electrode active material layer having a substantially flat surface.
  • the thickness of the negative electrode active material layer is not particularly limited, and may be, for example, 0.1 ⁇ m or more, 1 ⁇ m or more, or 10 ⁇ m or more, or 2 mm or less, 1 mm or less, or 500 ⁇ m or less.
  • negative electrode active material various materials may be employed whose potential (charging and discharging potential) for intercalating and releasing predetermined carrier ions (for example, lithium ions) is lower than that of the above-mentioned positive electrode active material.
  • negative electrode active materials include silicon-based active materials such as Si, Si alloys, and silicon oxide; carbon-based active materials such as graphite and hard carbon; various oxide-based active materials such as lithium titanate; metallic lithium, lithium alloys, etc. It may be at least one selected from the following.
  • One type of negative electrode active material may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the shape of the negative electrode active material may be any shape commonly used as negative electrode active materials of batteries.
  • the negative electrode active material may be in the form of particles.
  • the negative electrode active material may be hollow, have voids, or be porous.
  • the negative electrode active material may be a primary particle or a secondary particle formed by agglomerating a plurality of primary particles.
  • the average particle diameter D50 of the negative electrode active material may be, for example, 1 nm or more, 5 nm or more, or 10 nm or more, or may be 500 ⁇ m or less, 100 ⁇ m or less, 50 ⁇ m or less, or 30 ⁇ m or less.
  • the negative electrode active material may be in the form of a sheet (foil, film) such as lithium foil. That is, the negative electrode active material layer may be made of a sheet of negative electrode active material.
  • the electrolyte that may be included in the negative electrode active material layer may be a solid electrolyte, a liquid electrolyte (electrolyte solution), or a combination thereof. In particular, even higher effects are likely to be obtained when the negative electrode active material layer contains at least a solid electrolyte as an electrolyte.
  • the negative electrode active material layer may include a solid electrolyte, especially a sulfide solid electrolyte, and further a sulfide solid electrolyte containing Li, S, and P as constituent elements.
  • the conductive aid that can be included in the negative electrode active material layer include the above-mentioned carbon materials and the above-mentioned metal materials.
  • the binder that can be included in the negative electrode active material layer may be appropriately selected, for example, from among the binders that can be included in the above-mentioned positive electrode active material layer.
  • the second electrode 30 may include a second current collector 32 in contact with the second active material layer 31 described above.
  • the second current collector 32 may be a positive electrode current collector or a negative electrode current collector.
  • the first current collector 12 is a positive electrode current collector
  • the second current collector 32 is a negative electrode current collector.
  • the negative electrode current collector any common negative electrode current collector for batteries can be employed.
  • the negative electrode current collector may be in the form of a foil, a plate, a mesh, a punched metal, a foam, or the like.
  • the negative electrode current collector may be a metal foil or a metal mesh, or a carbon sheet. In particular, metal foil has excellent handling properties.
  • the negative electrode current collector may be made of a plurality of foils or sheets. Examples of metals constituting the negative electrode current collector include Cu, Ni, Cr, Au, Pt, Ag, Al, Fe, Ti, Zn, Co, and stainless steel.
  • the secondary battery 100 may have each of the above-mentioned configurations housed inside an exterior body.
  • the exterior body any known exterior body for batteries can be used.
  • a plurality of secondary batteries 100 may be arbitrarily electrically connected and arbitrarily stacked on top of each other to form an assembled battery.
  • the assembled battery may be housed inside a known battery case.
  • the secondary battery 100 may also include other obvious configurations such as necessary terminals. Examples of the shape of the secondary battery 100 include a coin shape, a laminate shape, a cylindrical shape, and a square shape.
  • the secondary battery 100 can be manufactured by applying a known method. For example, it can be manufactured as follows. However, the method for manufacturing the secondary battery 100 is not limited to the following method, and each layer may be formed by dry molding or the like, for example.
  • a negative electrode slurry is obtained by dispersing the negative electrode active material and the like constituting the negative electrode active material layer in a solvent.
  • the solvent used in this case is not particularly limited, and water and various organic solvents can be used, and N-methylpyrrolidone (NMP) may be used.
  • the positive electrode slurry is applied to the surface of the positive electrode current collector or the electrolyte layer described below using a doctor blade, etc., and then dried to form a positive electrode active material layer on the surface of the positive electrode current collector or electrolyte layer. and use it as the positive electrode.
  • the positive electrode active material layer may be press-molded.
  • the linear pressure is about 75 kN/cm, and when the surface pressure is about 7.5 kN/cm, the linear pressure is about 15 kN. /cm.
  • the positive electrode, negative electrode, and electrolyte layer for pressing were each formed into strips, and the composite surface of the positive electrode for pressing and the composite material surface of the electrolyte layer for pressing were overlapped, and the mixture was heated at 165°C as shown in the table below.
  • a laminate (A) of the Al foil, the positive electrode active material layer, and the electrolyte layer was obtained by roll pressing at the pressure shown in 1 and peeling off the Al foil of the electrolyte layer for pressing.
  • the composite material surface of the negative electrode for pressing and the composite material surface of the electrolyte layer for pressing are overlapped, and then roll-pressed at 25° C.
  • a laminate (B) of Cu foil, a negative electrode active material layer, and an electrolyte layer was obtained.
  • the laminate (A) was punched out to a diameter of 11.28 mm, and the laminate (B) was punched out to a diameter of 13.00 mm.
  • the electrolyte layer is further transferred to the laminate (B) using a uniaxial press, and then the laminate (A) and the laminate (B) are superimposed to form an Al foil/positive electrode active material layer.
  • An electrode body having a structure of /electrolyte layer/negative electrode active material layer/Cu foil was obtained.
  • a battery for evaluation was prepared by attaching current extraction tabs to each of the Al foil and Cu foil of the electrode body, and sealing them in a laminate pack using a vacuum laminate sealer.
  • the resistance of the battery for evaluation produced as described above was measured. Specifically, the resistance value of the real axis intercept on the low frequency side of the circular arc component was read using a Nyquist plot obtained by the AC impedance method, and this was identified as the resistance of the battery.
  • PFPE having a specific chemical structure was illustrated, but the chemical structure of PFPE is not limited to this. Further, in the above embodiment, the case where PFPE is included in the positive electrode side is illustrated, but similar effects can be expected when PFPE is included in the negative electrode side. Furthermore, the composition of the positive electrode, electrolyte layer, and negative electrode is not limited to those described above.
  • a secondary battery having the following configuration tends to have low resistance.
  • It has a first electrode, an electrolyte layer, and a second electrode.
  • At least one of the first electrode and the electrolyte layer includes a sulfide solid electrolyte.
  • the first electrode contains a predetermined perfluoropolyether.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

硫化物固体電解質を有する二次電池の抵抗を低減するための新たな技術を開示する。本開示の二次電池は、第1電極、電解質層及び第2電極を有し、第1電極及び電解質層のうちの少なくとも一方が、硫化物固体電解質を含み、第1電極が、下記(1)式に示すパーフルオロポリエーテルを含む。E1-Rf1-RF-O-Rf2-E2 (1)[式(1)中、Rf1及びRf2は、それぞれ独立して、1個又はそれ以上のフッ素原子により置換されていてもよいC1-16の2価のアルキレン基であり、E1及びE2は、それぞれ独立して、フッ素基、水素基、水酸基、アルデヒド基、カルボン酸基、C1-10のアルキルエステル基、1個以上の置換基を有してもよいアミド基、1個以上の置換基を有してもよいアミノ基、からなる群より選ばれる1価の基であり、RFは、2価のフルオロポリエーテル基である。]

Description

二次電池
 本願は二次電池を開示する。
 特許文献1には、二次電池を製造する際、電極や電解質層を200MPa以上1000MPa以下でプレスすることが開示されている。特許文献2には、高圧プレス時の電解質層の割れを抑制するために、電極の周縁部分に絶縁層を配置することが開示されている。特許文献3には、非水電解液の添加成分としてのパーフルオロポリエーテルが開示されている。特許文献4には、電極の保存性を高めるために、電極の表面にパーフルオロポリエーテル基含有化合物を存在させることが開示されている。
国際公開第2014/010042号 国際公開第2019/103008号 特開2018-200866号公報 特開2018-147887号公報
 二次電池を製造する際、電極等を高圧でプレスすることで、電極等の抵抗が低減されるものと考えられる。特に、硫化物固体電解質を有する二次電池を製造する場合に、高圧プレスによる抵抗低減効果が顕著となるものと考えられる。一方で、二次電池の製造工程の簡素化や製造コストの低減のためには、電極等を低圧でプレスすることが求められる。しかしながら、硫化物固体電解質を有する二次電池を製造する場合に低圧プレスを採用すると、上述の抵抗低減効果が得られ難い。この点、硫化物固体電解質を有する二次電池の抵抗を低減するための新たな技術が必要である。
 本願は上記課題を解決するための手段として、以下の複数の態様を開示する。
<態様1>
 二次電池であって、第1電極、電解質層及び第2電極を有し、
 前記第1電極及び前記電解質層のうちの少なくとも一方が、硫化物固体電解質を含み、
 前記第1電極が、下記式(1)に示すパーフルオロポリエーテルを含む、
 二次電池。
  E-Rf-R-O-Rf-E(1)
  [式(1)中、Rf及びRfは、それぞれ独立して、1個又はそれ以上のフッ素原子により置換されていてもよいC1-16の2価のアルキレン基であり、
  E及びEは、それぞれ独立して、フッ素基、水素基、水酸基、アルデヒド基、カルボン酸基、C1-10のアルキルエステル基、1個以上の置換基を有してもよいアミド基、1個以上の置換基を有してもよいアミノ基、からなる群より選ばれる1価の基であり、
  Rは、2価のフルオロポリエーテル基である。]
<態様2>
 前記Rは、式(2):
  -(OC12-(OC10-(OC-(OCFa -(OC-(OCF- (2)
  [式(2)中、RFaは、各出現においてそれぞれ独立して、水素原子、フッ素原子又は塩素原子であり、
  a、b、c、d、e及びfは、それぞれ独立して、0~200の整数であり、
  a、b、c、d、e及びfの和は1以上であり、
  a、b、c、d、e又はfを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は式中において任意であり、
  ただし、すべてのRFaが水素原子又は塩素原子である場合、a、b、c、e及びfの少なくとも1つは、1以上である。]
で表される基である、
 態様1の二次電池。
<態様3>
 前記RFaは、フッ素原子である、
 態様2の二次電池。
<態様4>
 前記Rは、各出現においてそれぞれ独立して、下記式(2-1)、(2-2)、(2-3)、(2-4)又は(2-5):
  -(OC-(OC- (2-1)
  [式(2-1)中、dは1~200の整数であり、eは0又は1である。]、
  -(OC-(OC-(OC-(OCF- (2-2)
  [式(2-2)中、c及びdは、それぞれ独立して、0~30の整数であり、
  e及びfは、それぞれ独立して、1~200の整数であり、
  c、d、e及びfの和は、10~200の整数であり、
  添字c、d、e又はfを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は、式中において任意である。]、
  -(R-R-  (2-3)
  [式(2-3)中、Rは、OCF又はOCであり;
  Rは、OC、OC、OC、OC10及びOC12から選択される基であるか、或いは、これらの基から選択される2つ又は3つの基の組み合わせであり、
  gは、2~100の整数である。]、
  -(OC12-(OC10-(OC-(OC-(OC-(OCF-   (2-4)
  [式(2-4)中、eは、1以上200以下の整数であり、
  a、b、c、d及びfは、それぞれ独立して0以上200以下の整数であり、
  a、b、c、d、e又はfを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は式中において任意である。]
  -(OC12-(OC10-(OC-(OC-(OC-(OCF-   (2-5)
  [式(2-5)中、fは、1以上200以下の整数であり、
  a、b、c、d及びeは、それぞれ独立して0以上200以下の整数であり、
  a、b、c、d、e又はfを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は式中において任意である。]
で表される基である、
 態様3の二次電池。
<態様5>
 前記Rは、下記式(2-6):
  -(OCFCFCF-(OCF(CF)CF-(OCFCF(CF))-(OCFCF-(OCF(CF))-(OCF- (2-6)
  [式(2-6)中、a、b、c、d、e及びfは、それぞれ独立して、0~200の整数であり、
  a、b、c、d、e及びfの和は1以上であり、
  a、b、c、d、e又はfを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は式中において任意である。]
で表される基である、
 態様4の二次電池。
<態様6>
 前記Rは、下記式(2-7):
  -(OCFCF-(OCF(CF))-(OCF- (2-7)
  [式(2-7)中、d、e及びfは、それぞれ独立して、0~200の整数であり、
  d、e及びfの和は1以上であり、
  d、e又はfを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は式中において任意である。]
で表される基である、
 態様4の二次電池。
<態様7>
 前記E-Rf及び前記E-Rfは、それぞれ独立して、-CF、-CFCF、及び、-CFCFCFからなる群から選択される基である、
 態様1~6のいずれかの二次電池。
<態様8>
 前記第1電極が、第1活物質層を有し、
 前記第1活物質層が、前記パーフルオロポリエーテルを1体積%以上25体積%以下含む、
 態様1~7のいずれかの二次電池。
<態様9>
 前記第1電極が、正極である、
 態様1~8のいずれかの二次電池。
<態様10>
 前記第1電極が、前記硫化物固体電解質と、前記パーフルオロポリエーテルとを含む、
 態様1~9のいずれかの二次電池。
 本開示の二次電池は、低い抵抗を有するものとなり易い。
二次電池の構成の一例を概略的に示している。
1.二次電池
 以下、本開示の技術の実施形態について説明するが、本開示の技術は以下の実施形態に限定されるものではない。図1に示されるように、一実施形態に係る二次電池100は、第1電極10、電解質層20及び第2電極30を有する。ここで、第1電極10及び電解質層20のうちの少なくとも一方が、硫化物固体電解質を含む。また、第1電極10が、下記式(1)に示すパーフルオロポリエーテルを含む。
1.1 第1電極
 第1電極10は、正極であっても負極であってもよい。第1電極10が正極である場合、第2電極30は負極である。第1電極10は、所定のパーフルオロポリエーテルを含むとともに、二次電池の正極又は負極として適切に機能し得るものであればよく、様々な構成を採り得る。例えば、第1電極10が、硫化物固体電解質と、所定のパーフルオロポリエーテルとを含む場合(例えば、第1活物質層11が、硫化物固体電解質と、所定のパーフルオロポリエーテルとを含む場合)に、さらに高い効果が得られ易い。
1.1.1 パーフルオロポリエーテル(PFPE)
 第1電極10には、下記式(1)に示すパーフルオロポリエーテル(PFPE)が含まれる。
 本発明者の新たな知見によると、電極や電解質層に含まれ得る硫化物固体電解質は、高い化学反応性を有することから、他の材料と反応して変質・劣化する場合がある。この場合、電極や電解質層のイオン伝導性が低下し易い。これに対し、第1電極10に含まれる所定のPFPEは、各種電池材料に潤滑性を付与することが可能であるとともに、硫化物固体電解質との反応性が低い。すなわち、第1電極10に所定のPFPEを含ませた場合、第1電極10を低圧でプレスした場合でも、PFPEによる潤滑効果によって、第1電極10における材料の密度を高めることができる。すなわち、第1電極10における材料の充填率が高くなって、第1電極10の抵抗が低減され易くなる。
 また、本発明者の新たな知見によると、PFPEは、エーテル結合を有することから、各種の電池材料の表面に対する親和性が高いものと考えられ、例えば、活物質材料の間の空隙や硫化物固体電解質材料の間の空隙に適切に存在し得るものと考えられる。これにより、第1電極10における潤滑効果が一層高まり、第1電極10を低圧でプレスした場合でも、第1電極10における材料の密度を一層高め易くなり、第1電極10の抵抗が一層低減され易くなる。
 パーフルオロポリエーテルは、下記式(1)で示されるものである。
  E-Rf-R-O-Rf-E(1)
  [式(1)中、Rf及びRfは、それぞれ独立して、1個又はそれ以上のフッ素原子により置換されていてもよいC1-16の2価のアルキレン基であり、
  E及びEは、それぞれ独立して、フッ素基、水素基、水酸基、アルデヒド基、カルボン酸基、C1-10のアルキルエステル基、1個以上の置換基を有してもよいアミド基、1個以上の置換基を有してもよいアミノ基、からなる群より選ばれる1価の基であり、
  Rは、2価のフルオロポリエーテル基である。]
 上記式(1)において、Rf及びRfは、それぞれ独立して、1個又はそれ以上のフッ素原子により置換されていてもよいC1-16の2価のアルキレン基である。
 一の態様において、上記1個又はそれ以上のフッ素原子により置換されていてもよいC1-16の2価のアルキレン基における「C1-16の2価のアルキレン基」は、直鎖であっても、分枝鎖であってもよく、好ましくは、直鎖又は分枝鎖のC1-6アルキルアルキレン基、特にC1-3アルキレン基であってもよく、より好ましくは直鎖のC1-6アルキレン基、特にC1-3アルキレン基であってもよい。
 一の態様において、上記1個又はそれ以上のフッ素原子により置換されていてもよいC1-16の2価のアルキレン基における「C1-16の2価のアルキレン基」は、直鎖であっても、分枝鎖であってもよく、好ましくは、直鎖又は分枝鎖のC1-6フルオロアルキレン基、特にC1-3フルオロアルキレン基であり、具体的には、-CFCH-、及び、-CFCFCH-であってもよく、また、より好ましくは直鎖のC1-6パーフルオロアルキレン基、特にC1-3パーフルオロアルキレン基であり、具体的には、-CF―、-CFCF―、及び、-CFCFCF―からなる群から選択される基であってもよい。
 上記式(1)において、E及びEは、それぞれ独立して、フッ素基、水素基、水酸基、アルデヒド基、カルボン酸基、C1-10のアルキルエステル基、1個以上の置換基を有してもよいアミド基、1個以上の置換基を有してもよいアミノ基、からなる群より選ばれる1価の基である。
 上記のPFPEは硫化物固体電解質に対する反応性が低い。そのため、PFPEと硫化物固体電解質とが接触した場合でも、硫化物固体電解質の変質や劣化によるイオン伝導性の低下が生じ難い。特に、第1電極が、末端基としての非極性基を有するPFPEを含む場合に、一層高い効果が期待できる。この点、上記E及びEは、それぞれ独立して、好ましくは、フッ素基である。一の態様において、E-Rf及びE-Rfは、それぞれ独立して、-CF、-CFCF、及び、-CFCFCFからなる群から選択される基であってもよい。
 上記式(1)において、Rは、各出現においてそれぞれ独立して、2価のフルオロポリエーテル基である。
 Rは、好ましくは、式(2):
  -(OC12-(OC10-(OC-(OCFa -(OC-(OCF- (2)
  [式(2)中:RFaは、各出現においてそれぞれ独立して、水素原子、フッ素原子又は塩素原子であり、
  a、b、c、d、e及びfは、それぞれ独立して、0~200の整数であり、
  a、b、c、d、e及びfの和は1以上であり、
  a、b、c、d、e又はfを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は式中において任意であり、
  ただし、すべてのRFaが水素原子又は塩素原子である場合、a、b、c、e及びfの少なくとも1つは、1以上である。]
で表される基である。
 RFaは、好ましくは、水素原子又はフッ素原子であり、より好ましくは、フッ素原子である。
 a、b、c、d、e及びfは、好ましくは、それぞれ独立して、0~100の整数であってもよい。
 a、b、c、d、e及びfの和は、好ましくは5以上であり、より好ましくは10以上であり、例えば15以上又は20以上であってもよい。a、b、c、d、e及びfの和は、好ましくは200以下、より好ましくは100以下、さらに好ましくは60以下であり、例えば50以下又は30以下であってもよい。
 これら繰り返し単位は、直鎖状であっても、分枝鎖状であってもよい。例えば、
 -(OC12)-は、-(OCFCFCFCFCFCF)-、-(OCF(CF)CFCFCFCF)-、-(OCFCF(CF)CFCFCF)-、-(OCFCFCF(CF)CFCF)-、-(OCFCFCFCF(CF)CF)-、及び、-(OCFCFCFCFCF(CF))-のいずれかであってもよい。
 -(OC10)-は、-(OCFCFCFCFCF)-、-(OCF(CF)CFCFCF)-、-(OCFCF(CF)CFCF)-、-(OCFCFCF(CF)CF)-、及び、-(OCFCFCFCF(CF))-のいずれかであってもよい。
 -(OC)-は、-(OCFCFCFCF)-、-(OCF(CF)CFCF)-、-(OCFCF(CF)CF)-、-(OCFCFCF(CF))-、-(OC(CFCF)-、-(OCFC(CF)-、-(OCF(CF)CF(CF))-、-(OCF(C)CF)-、及び、-(OCFCF(C))-のいずれであってもよい。
 -(OC)-(即ち、上記式(2)中、RFaがフッ素原子である場合)は、-(OCFCFCF)-、-(OCF(CF)CF)-、及び、-(OCFCF(CF))-のいずれであってもよい。
 -(OC)-は、-(OCFCF)-、及び、-(OCF(CF))-のいずれであってもよい。
 一の態様において、Rは、各出現においてそれぞれ独立して、下記式(2-1)~(2-5)のいずれかで表される基であってもよい。
  -(OC-(OC- (2-1)
  [式(2-1)中、dは、1~200の整数であり、eは、0又は1である。]
  -(OC-(OC-(OC-(OCF- (2-2)
  [式(2-2)中、c及びdは、それぞれ独立して0以上30以下の整数であり、
  e及びfは、それぞれ独立して1以上200以下の整数であり、
  c、d、e及びfの和は2以上であり、
  添字c、d、e又はfを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は、式中において任意である。]、
  -(R-R-   (2-3)
  [式(2-3)中、Rは、OCF又はOCであり、
  Rは、OC、OC、OC、OC10及びOC12から選択される基であるか、或いは、これらの基から選択される2つ又は3つの基の組み合わせであり、
  gは、2~100の整数である。];
  -(OC12-(OC10-(OC-(OC-(OC-(OCF-   (2-4)
  [式(2-4)中、eは、1以上200以下の整数であり、
  a、b、c、d及びfは、それぞれ独立して0以上200以下の整数であり、
  a、b、c、d、e又はfを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は式中において任意である。]
  -(OC12-(OC10-(OC-(OC-(OC-(OCF-   (2-5)
  [式(2-5)中、fは、1以上200以下の整数であり、
  a、b、c、d及びeは、それぞれ独立して0以上200以下の整数であり、
  a、b、c、d、e又はfを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は式中において任意である。]
 上記式(2-1)において、dは、好ましくは5~200、より好ましくは10~100、さらに好ましくは15~50、例えば25~35の整数である。上記式(2-1)は、好ましくは、-(OCFCFCF-、又は、-(OCF(CF)CF-で表される基であり、より好ましくは、-(OCFCFCF-で表される基である。一の態様において、eは0である。別の態様において、eは1である。
 上記式(2-2)において、e及びfは、それぞれ独立して、好ましくは5~200、より好ましくは10~200の整数である。また、c、d、e及びfの和は、好ましくは5以上であり、より好ましくは10以上であり、例えば15以上又は20以上であってもよい。一の態様において、上記式(2-2)は、好ましくは、-(OCFCFCFCF-(OCFCFCF-(OCFCF-(OCF-で表される基である。別の態様において、式(2-2)は、-(OC-(OCF-で表される基であってもよい。
 上記式(2-3)において、Rは、好ましくは、OCである。上記(2-3)において、Rは、好ましくは、OC、OC及びOCから選択される基であるか、或いは、これらの基から独立して選択される2又は3つの基の組み合わせであり、より好ましくは、OC及びOCから選択される基である。OC、OC及びOCから独立して選択される2又は3つの基の組み合わせとしては、特に限定されないが、例えば-OCOC-、-OCOC-、-OCOC-、-OCOC-、-OCOC-、-OCOC-、-OCOC-、-OCOC-、-OCOCOC-、-OCOCOC-、-OCOCOC-、-OCOCOC-、-OCOCOC-、-OCOCOC-、-OCOCOC-、-OCOCOC-、及び、-OCOCOC-等が挙げられる。上記式(2-3)において、gは、好ましくは3以上、より好ましくは5以上の整数である。上記gは、好ましくは50以下の整数である。上記式(2-3)において、OC、OC、OC、OC10、及び、OC12は、直鎖又は分枝鎖のいずれであってもよく、好ましくは直鎖である。この態様において、上記式(2-3)は、好ましくは、-(OC-OC-、又は、-(OC-OC-である。
 上記式(2-4)において、eは、好ましくは、1以上100以下、より好ましくは5以上100以下の整数である。a、b、c、d、e及びfの和は、好ましくは5以上であり、より好ましくは10以上、例えば10以上100以下である。
 上記式(2-5)において、fは、好ましくは、1以上100以下、より好ましくは5以上100以下の整数である。a、b、c、d、e及びfの和は、好ましくは5以上であり、より好ましくは10以上、例えば10以上100以下である。
 一の態様において、上記Rは、上記式(2-1)で表される基である。
 一の態様において、上記Rは、上記式(2-2)で表される基である。
 一の態様において、上記Rは、上記式(2-3)で表される基である。
 一の態様において、上記Rは、上記式(2-4)で表される基である。
 一の態様において、上記Rは、上記式(2-5)で表される基である。
 Rにおいて、fに対するeの比(以下、「e/f比」という)は、0.5~4であってもよく、好ましくは0.6~3であり、より好ましくは0.7~2であり、さらにより好ましくは0.8~1.4である。e/f比を4以下にすることにより、潤滑性、化学的安定性がより向上する。e/f比がより小さいほど、潤滑性はより向上する。一方、e/f比を0.5以上にすることにより、化合物の安定性をより高めることができる。e/f比がより大きいほど、フルオロポリエーテル構造の安定性はより向上する。この場合、fの値は0.8以上であることが好ましい。
 一の態様において、上記Rは、下記式(2-6):
  -(OCFCFCF-(OCF(CF)CF-(OCFCF(CF))-(OCFCF-(OCF(CF))-(OCF- (2-6)
  [式(2-6)中、a、b、c、d、e及びfは、それぞれ独立して、0~200の整数であり、
  a、b、c、d、e及びfの和は1以上であり、
  a、b、c、d、e又はfを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は式中において任意である。]
で表される基であってもよい。
 一の態様において、上記Rは、下記式(2-7):
  -(OCFCF-(OCF(CF))-(OCF- (2-7)
  [式(2-7)中、d、e及びfは、それぞれ独立して、0~200の整数であり、
  d、e及びfの和は1以上であり、
  d、e又はfを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は式中において任意である。]
で表される基であってもよい。
 Rにおいて、fに対するdの比(以下、「d/f比」という)は、0.5~4であってもよく、好ましくは0.6~3であり、より好ましくは0.7~2であり、さらにより好ましくは0.8~1.4である。d/f比を4以下にすることにより、潤滑性、化学的安定性がより向上する。d/f比がより小さいほど、潤滑性はより向上する。一方、d/f比を0.5以上にすることにより、化合物の安定性をより高めることができる。d/f比がより大きいほど、フルオロポリエーテル構造の安定性はより向上する。この場合、fの値は0.8以上であることが好ましい。
 上記フルオロポリエーテル基含有化合物において、R部分の数平均分子量は、特に限定されるものではないが、例えば500~30,000、好ましくは1,500~30,000、より好ましくは2,000~10,000である。本明細書において、Rの数平均分子量は、19F-NMRにより測定される値とする。
 第1電極10におけるPFPEの含有量は、特に限定されるものではなく、目的とする性能に応じて適宜選択され得る。特に、第1電極10が後述の第1活物質層11を有する場合は、第1活物質層11が上記のPFPEを1体積%以上25体積%以下含む場合に、一層高い効果が得られ易い。第1活物質層11は、上記のPFPEを、例えば、1体積%以上、3体積%以上、5体積%以上、7体積%以上、8体積%以上、9体積%以上、10体積%以上、11体積%以上又は12体積%以上、且つ、25体積%以下、24体積%以下、22体積%以下、20体積%以下、18体積%以下、16体積%以下、14体積%以下又は12体積%以下含んでいてもよい。
 尚、第1活物質層11におけるPFPEの体積率は、以下の通りにして測定する。すなわち、事前に第1活物質層11の体積を光学顕微鏡やSEMを用いて測定する。PFPEの含有体積tは、第1活物質層11を溶媒(PFPEを溶解可能かつ他の電極材料を溶解しないもの)で洗浄し、吸引ろ過等でPFPEの溶解した濾液を回収し、回収した溶媒をGC-MSで分析することによって特定してもよいし、PFPEとの沸点が大きく異なる溶媒であった場合は蒸留により抽出しPFPEの体積を直接測定してもよい。これにより、事前に測定した第1活物質層11全体の体積に占めるPFPEの体積割合が算出される。
1.1.2 第1活物質層
 図1に示されるように、第1電極10は、第1活物質層11と第1集電体12とを備えるものであってよい。この場合、第1活物質層11が、上記のPFPEを含み得る。第1活物質層11は、正極活物質層であっても負極活物質層であってもよい。第1活物質層11が正極活物質層である場合、第2活物質層31は負極活物質層である。
 正極活物質層は、上記のPFPEに加えて、少なくとも正極活物質を含む。また、正極活物質層は、任意に、電解質、導電助剤及びバインダー等を含んでいてもよい。さらに、正極活物質層はその他に各種の添加剤を含んでいてもよい。正極活物質層における各成分の含有量は、目的とする電池性能に応じて適宜決定されればよい。例えば、正極活物質層の固形分全体を100質量%として、正極活物質の含有量が40質量%以上、50質量%以上、60質量%以上又は70質量%以上であってもよく、100質量%以下、95質量%以下又は90質量%以下であってもよい。或いは、正極活物質層全体を100体積%として、PFPEと、正極活物質と、任意に電解質、導電助剤及びバインダーとが合計で85体積%以上、90体積%以上又は95体積%以上含まれていてもよく、残部は空隙であってもその他の成分であってもよい。正極活物質層の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、略平面を有するシート状の正極活物質層であってもよい。正極活物質層の厚みは、特に限定されるものではなく、例えば、0.1μm以上、1μm以上又は10μm以上であってもよく、2mm以下、1mm以下又は500μm以下であってもよい。
 正極活物質としては、二次電池の正極活物質として公知のものを用いればよい。公知の活物質のうち、所定のキャリアイオン(例えば、リチウムイオン)を吸蔵放出する電位(充放電電位)が、相対的に貴である物質を正極活物質とし、相対的に卑である物質を後述の負極活物質として用いることができる。正極活物質は、例えば、各種のリチウム含有化合物、単体硫黄及び硫黄化合物等から選ばれる少なくとも1種であってもよい。正極活物質としてのリチウム含有化合物は、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、Li1±αNi1/3Co1/3Mn1/32±δ、マンガン酸リチウム、スピネル系リチウム化合物(Li1+xMn2-x-y(MはAl、Mg、Co、Fe、Ni及びZnから選ばれる一種以上)で表わされる組成の異種元素置換Li-Mnスピネル等)、チタン酸リチウム、リン酸金属リチウム(LiMPO等、MはFe、Mn、Co及びNiから選ばれる一種以上)等の各種のリチウム含有酸化物であってもよい。特に、正極活物質が、構成元素として、少なくとも、Liと、Ni、Co及びMnのうちの少なくとも一つと、Oとを含むリチウム含有酸化物を含む場合に、一層高い効果が期待できる。正極活物質は1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わされて用いられてもよい。
 正極活物質の形状は、電池の正極活物質として一般的な形状であればよい。正極活物質は、例えば、粒子状であってもよい。正極活物質は、中空のものであってもよく、空隙を有するものであってもよく、多孔質であってもよい。正極活物質は、一次粒子であってもよいし、複数の一次粒子が凝集した二次粒子であってもよい。正極活物質の平均粒子径D50は、例えば1nm以上、5nm以上又は10nm以上であってもよく、また500μm以下、100μm以下、50μm以下又は30μm以下であってもよい。尚、本願にいう平均粒子径D50とは、レーザー回折・散乱法によって求めた体積基準の粒度分布における積算値50%での粒子径(メジアン径)である。
 正極活物質の表面には、イオン伝導性酸化物を含有する保護層が形成されていてもよい。これにより、正極活物質と硫化物(例えば、後述する硫化物固体電解質)との反応等が抑制され易くなる。イオン伝導性酸化物としては、例えば、LiBO、LiBO、LiCO、LiAlO、LiSiO、LiSiO、LiPO、LiSO、LiTiO、LiTi12、LiTi、LiZrO、LiNbO、LiMoO、LiWOなどが挙げられる。イオン伝導性酸化物は、PやB等のドープ元素によって一部の元素が置換されたものであってもよい。正極活物質の表面に対する保護層の被覆率(面積率)は、例えば、70%以上であってもよく、80%以上であってもよく、90%以上であってもよい。保護層の厚さは、例えば、0.1nm以上又は1nm以上であってもよく、100nm以下又は20nm以下であってもよい。
 正極活物質層に含まれ得る電解質は、固体電解質であってもよく、液体電解質(電解液)であってもよく、これらの組み合わせであってもよい。特に、正極活物質層が電解質として少なくとも固体電解質を含む場合、中でも正極活物質層が上記のPFPE以外に液体を含まない場合に、一層高い効果が得られ易い。また、正極が、硫化物固体電解質と、上記のPFPEとを含む場合(例えば、正極活物質層が、硫化物固体電解質と、上記のPFPEとを含む場合)に、さらに高い効果が得られ易い。
 固体電解質は、二次電池の固体電解質として公知のものを用いればよい。固体電解質は無機固体電解質であっても、有機ポリマー電解質であってもよい。特に、無機固体電解質は、イオン伝導性及び耐熱性に優れる。無機固体電解質としては、例えば、ランタンジルコン酸リチウム、LiPON、Li1+XAlGe2-X(PO、Li-SiO系ガラス、Li-Al-S-O系ガラス等の酸化物固体電解質;LiS-P、LiS-SiS、LiI-LiS-SiS、LiI-SiS-P、LiS-P-LiI-LiBr、LiI-LiS-P、LiI-LiS-P、LiI-LiPO-P、LiS-P-GeS等の硫化物固体電解質を例示することができる。特に、硫化物固体電解質、中でも構成元素として少なくともLi、S及びPを含む硫化物固体電解質の性能が高い。固体電解質は、非晶質であってもよいし、結晶であってもよい。固体電解質は例えば粒子状であってもよい。固体電解質は1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わされて用いられてもよい。
 電解液は、所定のキャリアイオン(例えば、リチウムイオン)を含み得る。電解液は、例えば、非水系電解液であってよい。電解液の組成は二次電池の電解液の組成として公知のものと同様とすればよい。例えば、電解液として、カーボネート系溶媒にリチウム塩を所定濃度で溶解させたものを用いることができる。カーボネート系溶媒としては、例えば、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)などが挙げられる。リチウム塩としては、例えば、LiPF等が挙げられる。
 正極活物質層に含まれ得る導電助剤としては、例えば、気相法炭素繊維(VGCF)やアセチレンブラック(AB)やケッチェンブラック(KB)やカーボンナノチューブ(CNT)やカーボンナノファイバー(CNF)等の炭素材料;ニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料が挙げられる。導電助剤は、例えば、粒子状又は繊維状であってもよく、その大きさは特に限定されるものではない。導電助剤は1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わされて用いられてもよい。
 正極活物質層に含まれ得るバインダーとしては、例えば、ブタジエンゴム(BR)系バインダー、ブチレンゴム(IIR)系バインダー、アクリレートブタジエンゴム(ABR)系バインダー、スチレンブタジエンゴム(SBR)系バインダー、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)系バインダー、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)系バインダー、ポリイミド(PI)系バインダー等が挙げられる。バインダーは1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わされて用いられてもよい。
1.1.3 第1集電体
 図1に示されるように、第1電極10は、上記の第1活物質層11と接触する第1集電体12を備えていてもよい。第1集電体12は、正極集電体であっても負極集電体であってもよい。第1集電体12が正極集電体である場合、第2集電体32は負極集電体である。
 正極集電体は、電池の正極集電体として一般的なものをいずれも採用可能である。また、正極集電体は、箔状、板状、メッシュ状、パンチングメタル状、及び、発泡体等であってよい。正極集電体は、金属箔又は金属メッシュによって構成されていてもよい。特に、金属箔が取扱い性等に優れる。正極集電体は、複数枚の箔からなっていてもよい。正極集電体を構成する金属としては、Cu、Ni、Cr、Au、Pt、Ag、Al、Fe、Ti、Zn、Co、ステンレス鋼等が挙げられる。特に、酸化耐性を確保する観点等から、正極集電体がAlを含むものであってもよい。正極集電体は、その表面に、抵抗を調整すること等を目的として、何らかのコート層を有していてもよい。また、正極集電体は、金属箔や基材に上記の金属がめっき又は蒸着されたものであってもよい。また、正極集電体が複数枚の金属箔からなる場合、当該複数枚の金属箔間に何らかの層を有していてもよい。正極集電体の厚みは特に限定されるものではない。例えば、0.1μm以上又は1μm以上であってもよく、1mm以下又は100μm以下であってもよい。
1.2 電解質層
 電解質層20は、第1電極10と第2電極30との間に配置され、セパレータとして機能し得る。電解質層20は、少なくとも電解質を含み、さらに任意に、バインダー等を含んでいてもよい。電解質層20は、さらに、分散剤や上記のPFPE等のその他の成分を含んでいてもよい。電解質層20における各成分の含有量は特に限定されず、目的とする電池性能に応じて適宜決定されればよい。電解質層20の形状は特に限定されるものではなく、例えば、略平面を有するシート状であってもよい。電解質層20の厚みは特に限定されるものではなく、例えば、0.1μm以上又は1μm以上であってもよく、2mm以下又は1mm以下であってもよい。
1.2.1 電解質
 電解質層20に含まれる電解質としては、上述の正極活物質層に含まれ得る電解質として例示されたものの中から適宜選択されればよい。特に、固体電解質、中でも硫化物固体電解質、さらにその中でも構成元素として少なくともLi、S及びPを含む硫化物固体電解質を含む電解質層20の性能が高い。電解質が固体電解質である場合、当該固体電解質は非晶質であってもよいし、結晶であってもよい。電解質が固体電解質である場合、当該固体電解質は例えば粒子状であってもよい。電解質は1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わされて用いられてもよい。
 二次電池100においては、上述の硫化物固体電解質が、第1電極10及び電解質層20のうちの少なくとも一方に含まれる。すなわち、第1電極10に含まれるPFPEは、第1電極10に含まれる硫化物固体電解質、及び、電解質層20に含まれる硫化物固体電解質のうちの少なくとも一方と接触し得る。ここで、二次電池100においては、上記の所定のPFPEと硫化物固体電解質とが接触したとしても、硫化物固体電解質の変質や劣化が生じ難く、硫化物固体電解質の高いイオン伝導性が維持され易い。
1.2.2 バインダー
 電解質層20に含まれ得るバインダーは、例えば、上述の正極活物質層に含まれ得るバインダーとして例示したものの中から適宜選択されればよい。
1.3 第2電極
 第2電極30は、正極であっても負極であってもよい。第1電極10が正極である場合、第2電極30は負極である。第2電極30は、二次電池の正極又は負極として適切に機能し得るものであればよく、その構成は特に限定されるものではない。
1.3.1 第2活物質層
 図1に示されるように、第2電極30は、第2活物質層31と第2集電体32とを備えるものであってよい。第2活物質層31は、上記の所定のPFPEを含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。第2活物質層31が所定のPFPEを含む場合、その具体的な構成は第1活物質層11における構成に準じ得る。第2活物質層31は、正極活物質層であっても負極活物質層であってもよい。第1活物質層11が正極活物質層である場合、第2活物質層31は負極活物質層である。
 負極活物質層は、少なくとも負極活物質を含み、さらに任意に、電解質、導電助剤及びバインダー等を含んでいてもよい。負極活物質層はその他に各種の添加剤を含んでいてもよい。例えば、上記のPFPE等を含んでいてもよい。負極活物質層における各成分の含有量は、目的とする電池性能に応じて適宜決定されればよい。例えば、負極活物質層の固形分全体を100質量%として、負極活物質の含有量が40質量%以上、50質量%以上、60質量%以上又は70質量%以上であってもよく、100質量%以下、95質量%以下又は90質量%以下であってもよい。或いは、負極活物質層全体を100体積%として、負極活物質と、任意に電解質、導電助剤、バインダー及びPFPEとが合計で85体積%以上、90体積%以上又は95体積%以上含まれていてもよく、残部は空隙であってもその他の成分であってもよい。負極活物質層の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、略平面を有するシート状の負極活物質層であってもよい。負極活物質層の厚みは、特に限定されるものではなく、例えば、0.1μm以上、1μm以上又は10μm以上であってもよく、2mm以下、1mm以下又は500μm以下であってもよい。
 負極活物質としては、所定のキャリアイオン(例えば、リチウムイオン)を吸蔵放出する電位(充放電電位)が上記の正極活物質と比べて卑な電位である種々の物質が採用され得る。例えば、負極活物質は、SiやSi合金や酸化ケイ素等のシリコン系活物質;グラファイトやハードカーボン等の炭素系活物質;チタン酸リチウム等の各種酸化物系活物質;金属リチウムやリチウム合金等から選ばれる少なくとも1種であってもよい。負極活物質は、1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わされて用いられてもよい。
 負極活物質の形状は、電池の負極活物質として一般的な形状であればよい。負極活物質は、例えば、粒子状であってもよい。負極活物質は、中空のものであってもよく、空隙を有するものであってもよく、多孔質であってもよい。負極活物質は、一次粒子であってもよいし、複数の一次粒子が凝集した二次粒子であってもよい。負極活物質の平均粒子径D50は、例えば1nm以上、5nm以上又は10nm以上であってもよく、また500μm以下、100μm以下、50μm以下又は30μm以下であってもよい。或いは、負極活物質はリチウム箔等のシート状(箔状、膜状)であってもよい。すなわち、負極活物質層が負極活物質のシートからなるものであってもよい。
 負極活物質層に含まれ得る電解質は、固体電解質であってもよく、液体電解質(電解液)であってもよく、これらの組み合わせであってもよい。特に、負極活物質層が電解質として少なくとも固体電解質を含む場合に、一層高い効果が得られ易い。負極活物質層は、固体電解質、中でも硫化物固体電解質、さらにその中でも構成元素としてLi、S及びPを含む硫化物固体電解質、を含むものであってもよい。負極活物質層に含まれ得る導電助剤としては上述の炭素材料や上述の金属材料等が挙げられる。負極活物質層に含まれ得るバインダーは、例えば、上述の正極活物質層に含まれ得るバインダーとして例示したものの中から適宜選択されればよい。
1.3.2 第2集電体
 図1に示されるように、第2電極30は、上記の第2活物質層31と接触する第2集電体32を備えていてもよい。第2集電体32は、正極集電体であっても負極集電体であってもよい。第1集電体12が正極集電体である場合、第2集電体32は負極集電体である。
 負極集電体は、電池の負極集電体として一般的なものをいずれも採用可能である。また、負極集電体は、箔状、板状、メッシュ状、パンチングメタル状、及び、発泡体等であってよい。負極集電体は、金属箔又は金属メッシュであってもよく、或いは、カーボンシートであってもよい。特に、金属箔が取扱い性等に優れる。負極集電体は、複数枚の箔やシートからなっていてもよい。負極集電体を構成する金属としては、Cu、Ni、Cr、Au、Pt、Ag、Al、Fe、Ti、Zn、Co、ステンレス鋼等が挙げられる。特に、還元耐性を確保する観点及びリチウムと合金化し難い観点から、負極集電体がCu、Ni及びステンレス鋼から選ばれる少なくとも1種の金属を含むものであってもよい。負極集電体は、その表面に、抵抗を調整すること等を目的として、何らかのコート層を有していてもよい。また、負極集電体は、金属箔や基材に上記の金属がめっき又は蒸着されたものであってもよい。また、負極集電体が複数枚の金属箔からなる場合、当該複数枚の金属箔の間に何らかの層を有していてもよい。負極集電体の厚みは特に限定されるものではない。例えば、0.1μm以上又は1μm以上であってもよく、1mm以下又は100μm以下であってもよい。
1.4 その他の構成
 二次電池100は、上記の各構成が外装体の内部に収容されたものであってもよい。外装体は、電池の外装体として公知のものをいずれも採用可能である。また、複数の二次電池100が、任意に電気的に接続され、また、任意に重ね合わされて、組電池とされていてもよい。この場合、公知の電池ケースの内部に当該組電池が収容されてもよい。二次電池100は、このほか必要な端子等の自明な構成を備えていてよい。二次電池100の形状としては、例えば、コイン型、ラミネート型、円筒型、及び角型等を挙げることができる。
2.二次電池の製造方法
 二次電池100は、公知の方法を応用することで製造することができる。例えば以下のようにして製造することができる。ただし、二次電池100の製造方法は、以下の方法に限定されるものではなく、例えば、乾式成形等によって各層が形成されてもよい。
(1)負極活物質層を構成する負極活物質等を溶媒に分散させて負極スラリーを得る。この場合に用いられる溶媒としては、特に限定されるものではなく、水や各種有機溶媒を用いることができ、N-メチルピロリドン(NMP)であってもよい。その後、ドクターブレード等を用いて、負極スラリーを負極集電体或いは後述の電解質層の表面に塗工し、その後乾燥させることで、負極集電体或いは電解質層の表面に負極活物質層を形成し、負極とする。ここで、負極活物質層がプレス成形されてもよい。
(2)正極活物質層を構成する正極活物質等を溶媒に分散させて正極スラリーを得る。この場合に用いられる溶媒としては、特に限定されるものではなく、水や各種有機溶媒を用いることができ、N-メチルピロリドン(NMP)であってもよい。その後、ドクターブレード等を用いて、正極スラリーを正極集電体或いは後述の電解質層の表面に塗工し、その後乾燥させることで、正極集電体或いは電解質層の表面に正極活物質層を形成し、正極とする。ここで、正極活物質層はプレス成形されてもよい。
(3)負極と正極とで電解質層を挟み込むように各層を積層し、負極集電体、負極活物質層、電解質層、正極活物質層及び正極集電体をこの順に有する積層体を得る。電解質層は、例えば、電解質とバインダーとを含む電解質合剤を成形して得られたものであってよく、プレス成形されて得られたものであってもよい。ここで、さらに積層体がプレス成形されてもよい。積層体には必要に応じて端子等のその他の部材が取り付けられる。
(4)積層体を電池ケースに収容して密封することで、二次電池が得られる。
 ここで、上記(1)及び(2)のうちの少なくとも一方の工程において、活物質層に上記のPFPEを含ませることで、活物質層を低圧にてプレス成形した場合でも活物質層の充填率を高めることができ、結果として、低い抵抗を有する二次電池が得られ易い。
 尚、本開示の技術は、以下のような二次電池の製造方法としての側面も有する。すなわち、一実施形態において、本開示の二次電池100の製造方法は、
 第1電極合材を成形して第1電極10を得ること、
 電解質合材を成形して電解質層20を得ること、及び、
 第2電極合材を成形して第2電極30を得ること、
 を含み、
 前記第1電極合材及び前記電解質合材のうちの少なくとも一方が、硫化物固体電解質を含み、
 前記第1電極合材が、上記式(1)に示すパーフルオロポリエーテルを含み、
 前記第1電極合材を成形する際、前記第1電極合材に対して、圧力が加えられることを特徴とする。
 第1電極合材や第2電極合材は、上述の正極活物質層又は負極活物質層を構成する材料を含むものであってよく、また、電解質合材は、上述の電解質層を構成する材料を含むものであってよい。本開示の製造方法において、第1電極合材を成形する際の圧力は、特に限定されるものではない。例えば、第1電極合材を成形する際、第1電極合材に対して、0kN/cm超、且つ、75kN/cm以下、50kN/cm以下、25kN/cm以下又は15kN/cm以下の圧力が加えられてもよい。第1電極合材に対して圧力を加える手段や方法も特に限定されるものではなく、例えば、ロールプレスやCIP等の種々の加圧手段や加圧方法が採用され得る。
 尚、上記においては、第1電極合材に対して加えられる圧力の単位を「kN/cm」として説明したが、これは単なる例示である。すなわち、第1電極合材に加えられる圧力は、線圧に限られるものではなく、面圧であってもよい。第1電極合材に加えられる圧力が面圧である場合も、当該面圧を線圧に換算することができる。具体的な換算方法は、特に限定されるものではなく、種々の実験によって面圧と線圧との関係を実験的・統計的に特定することで、面圧を線圧に換算してもよいし、或いは、計算によって理論的に面圧を線圧に換算してもよい。本発明者の確認した限りでは、例えば、面圧が37.5kN/cm程度である場合、線圧が75kN/cm程度となり、面圧が7.5kN/cm程度である場合、線圧が15kN/cm程度となる。
3.補足
 本開示の技術は、リチウムイオン二次電池だけでなく、リチウムイオン二次電池以外の二次電池(例えば、ナトリウムイオン二次電池)等にも適用され得る。ただし、本開示の技術は、リチウムイオン二次電池に適用された場合に、一層高い効果が発揮され易い。
 以下、実施例を示しつつ、本開示の技術についてさらに詳細に説明するが、本開示の技術は以下の実施例に限定されるものではない。
1.プレス用正極の作製
 有機溶媒中にバインダー(PVdF)と、導電助剤(VGCF)と、硫化物固体電解質(LiI-LiBr-LiS-P)と、正極活物質(LiNi0.80Co0.15Mn0.05)と、任意にパーフルオロポリエーテル(PFPE)とを添加し、超音波ホモジナイザーを用いて混練することで、正極合材スラリーを得た。得られた正極合材スラリーをAl箔上に塗工し、乾燥することで、プレス用の正極を得た。ここで、PFPEの添加量を変化させることで、合材に占めるPFPEの体積率の異なる複数のプレス用の正極を得た。各々のプレス用正極におけるPFPEの体積率は、下記表1に示される通りである。また、PFPEは下記式(I)(m/nは1.2、数平均分子量は5120、末端RはCFとCFCFとが平均して1:0.17の割合で存在する)で示される化学構造を有する液体状ものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
2.プレス用負極の作製
 有機溶媒中にバインダー(PVdF)と、導電助剤(VGCF)と、硫化物固体電解質(LiI-LiBr-LiS-P)と、負極活物質(Si)とを添加し、超音波ホモジナイザーを用いて混練することで、負極合材スラリーを得た。得られた負極合材スラリーをCu箔上に塗工し、乾燥することで、プレス用の負極を得た。
3.プレス用電解質層の作製
 有機溶媒中にバインダー(PVdF)と、硫化物固体電解質(LiI-LiBr-LiS-P)とを添加し、超音波ホモジナイザーを用いて混練することで、電解質合材スラリーを得た。得られた電解質合材スラリーをAl箔上に塗工し、乾燥することで、プレス用の電解質層を得た。
4.電池の作製
 プレス用の正極、負極及び電解質層を各々短冊状に成形し、プレス用正極の合材面とプレス用電解質層の合材面とを重ね合わせたうえで、165℃で、下記表1に示される圧力でロールプレスし、プレス用電解質層のAl箔を剥がすことで、Al箔と正極活物質層と電解質層との積層体(A)を得た。一方で、プレス用負極の合材面とプレス用電解質層の合材面とを重ね合わせたうえで、25℃で、30kN/cmの圧力でロールプレスし、プレス用電解質層のAl箔を剥がすことで、Cu箔と負極活物質層と電解質層との積層体(B)を得た。積層体(A)をφ11.28mmに打ち抜き、積層体(B)をφ13.00mmに打ち抜いた。積層体(B)に対して、一軸プレス機を用いて、さらに電解質層を転写したうえで、積層体(A)と積層体(B)とを重ね合わせることで、Al箔/正極活物質層/電解質層/負極活物質層/Cu箔の構成を有する電極体を得た。電極体のAl箔及びCu箔に、各々、電流取り出しタブを取り付け、真空ラミシーラーを用いてラミネートパック内に封入することで、評価用の電池を作製した。
5.電池抵抗の評価
 上記のようにして作製した評価用の電池の抵抗を測定した。具体的には、交流インピーダンス法により得られたナイキストプロットにより、円弧成分の低周波数側の実軸切片の抵抗値を読み取り、これを電池の抵抗として特定した。
6.評価結果
 結果を下記表1に示す。尚、電解質層及び負極の構成や作製条件については、実施例と比較例とで共通するため、表1からは省略している。また、電池抵抗の評価結果については、比較例1における抵抗値を基準(100.0)として相対化して示している。
 表1に示される結果から以下のことがいえる。
(1)比較例1~5に示されるように、正極を成形する際の圧力が低くなるほど、電池の抵抗が大きくなった。成形時の圧力が低くなると、合材の充填率が低下し、隙間の多い活物質層となる結果、電池の抵抗が大きくなったものと考えられる。
(2)比較例1~5及び実施例1~5に示されるように、正極を成形する際の圧力が同じである場合、合材中にPFPEが含まれない場合(比較例1~5)よりも、PFPEが含まれる場合(実施例1~5)のほうが、電池の抵抗が小さくなった。実施例1~5においては、PFPEによる潤滑効果によって、正極を成形する際の合材の流動性が増加し、充填率の高い活物質層が得られた結果、電池の抵抗が小さくなったものと考えられる。
(3)実施例6~9に示されるように、合材中のPFPEの添加量(体積比率)によらず、電池の抵抗が小さくなった。
 尚、上記の実施例では、特定の化学構造を有するPFPEを例示したが、PFPEの化学構造はこれに限定されない。さらに、上記の実施例では、PFPEを正極側に含ませた場合を例示したが、PFPEを負極側に含ませた場合においても同様の効果が期待できる。また、正極、電解質層及び負極の合材組成は、上記したものに限定されない。
 以上の通り、以下の構成を備える二次電池は、低い抵抗を有するものとなり易い。
(1)第1電極、電解質層及び第2電極を有すること。
(2)前記第1電極及び前記電解質層のうちの少なくとも一方が、硫化物固体電解質を含むこと。
(3)前記第1電極が、所定のパーフルオロポリエーテルを含むこと。
10 第1電極
 11 第1活物質層
 12 第1集電体
20 電解質層
30 第2電極
 31 第2活物質層
 32 第2集電体
100 二次電池

Claims (10)

  1.  二次電池であって、第1電極、電解質層及び第2電極を有し、
     前記第1電極及び前記電解質層のうちの少なくとも一方が、硫化物固体電解質を含み、
     前記第1電極が、下記式(1)に示すパーフルオロポリエーテルを含む、
     二次電池。
      E-Rf-R-O-Rf-E (1)
      [式(1)中、Rf及びRfは、それぞれ独立して、1個又はそれ以上のフッ素原子により置換されていてもよいC1-16の2価のアルキレン基であり、
      E及びEは、それぞれ独立して、フッ素基、水素基、水酸基、アルデヒド基、カルボン酸基、C1-10のアルキルエステル基、1個以上の置換基を有してもよいアミド基、1個以上の置換基を有してもよいアミノ基、からなる群より選ばれる1価の基であり、
      Rは、2価のフルオロポリエーテル基である。]
  2.  前記Rは、式(2):
      -(OC12-(OC10-(OC-(OCFa -(OC-(OCF- (2)
      [式(2)中、RFaは、各出現においてそれぞれ独立して、水素原子、フッ素原子又は塩素原子であり、
      a、b、c、d、e及びfは、それぞれ独立して、0~200の整数であり、
      a、b、c、d、e及びfの和は1以上であり、
      a、b、c、d、e又はfを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は式中において任意であり、
      ただし、すべてのRFaが水素原子又は塩素原子である場合、a、b、c、e及びfの少なくとも1つは、1以上である。]
    で表される基である、
     請求項1に記載の二次電池。
  3.  前記RFaは、フッ素原子である、
     請求項2に記載の二次電池。
  4.  前記Rは、各出現においてそれぞれ独立して、下記式(2-1)、(2-2)、(2-3)、(2-4)又は(2-5):
      -(OC-(OC- (2-1)
      [式(2-1)中、dは1~200の整数であり、eは0又は1である。]、
      -(OC-(OC-(OC-(OCF- (2-2)
      [式(2-2)中、c及びdは、それぞれ独立して、0~30の整数であり、
      e及びfは、それぞれ独立して、1~200の整数であり、
      c、d、e及びfの和は、10~200の整数であり、
      添字c、d、e又はfを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は、式中において任意である。]、
      -(R-R-  (2-3)
      [式(2-3)中、Rは、OCF又はOCであり;
      Rは、OC、OC、OC、OC10及びOC12から選択される基であるか、或いは、これらの基から選択される2つ又は3つの基の組み合わせであり、
      gは、2~100の整数である。]、
      -(OC12-(OC10-(OC-(OC-(OC-(OCF-   (2-4)
      [式(2-4)中、eは、1以上200以下の整数であり、
      a、b、c、d及びfは、それぞれ独立して0以上200以下の整数であり、
      a、b、c、d、e又はfを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は式中において任意である。]
      -(OC12-(OC10-(OC-(OC-(OC-(OCF-   (2-5)
      [式(2-5)中、fは、1以上200以下の整数であり、
      a、b、c、d及びeは、それぞれ独立して0以上200以下の整数であり、
      a、b、c、d、e又はfを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は式中において任意である。]
    で表される基である、
     請求項3に記載の二次電池。
  5.  前記Rは、下記式(2-6):
      -(OCFCFCF-(OCF(CF)CF-(OCFCF(CF))-(OCFCF-(OCF(CF))-(OCF- (2-6)
      [式(2-6)中、a、b、c、d、e及びfは、それぞれ独立して、0~200の整数であり、
      a、b、c、d、e及びfの和は1以上であり、
      a、b、c、d、e又はfを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は式中において任意である。]
    で表される基である、
     請求項4に記載の二次電池。
  6.  前記Rは、下記式(2-7):
      -(OCFCF-(OCF(CF))-(OCF- (2-7)
      [式(2-7)中、d、e及びfは、それぞれ独立して、0~200の整数であり、
      d、e及びfの和は1以上であり、
      d、e又はfを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は式中において任意である。]
    で表される基である、
     請求項4に記載の二次電池。
  7.  前記E-Rf及び前記E-Rfは、それぞれ独立して、-CF、-CFCF、及び、-CFCFCFからなる群から選択される基である、
     請求項1~6のいずれか1項に記載の二次電池。
  8.  前記第1電極が、第1活物質層を有し、
     前記第1活物質層が、前記パーフルオロポリエーテルを1体積%以上25体積%以下含む、
     請求項1~7のいずれか1項に記載の二次電池。
  9.  前記第1電極が、正極である、
     請求項1~8のいずれか1項に記載の二次電池。
  10.  前記第1電極が、前記硫化物固体電解質と、前記パーフルオロポリエーテルとを含む、
     請求項1~9のいずれか1項に記載の二次電池。
PCT/JP2023/022418 2022-06-17 2023-06-16 二次電池 WO2023243714A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-098309 2022-06-17
JP2022098309 2022-06-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023243714A1 true WO2023243714A1 (ja) 2023-12-21

Family

ID=89191482

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/022418 WO2023243714A1 (ja) 2022-06-17 2023-06-16 二次電池

Country Status (2)

Country Link
TW (1) TW202414883A (ja)
WO (1) WO2023243714A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018508928A (ja) * 2014-12-19 2018-03-29 ソルベイ スペシャルティ ポリマーズ イタリー エス.ピー.エー. 電極形成組成物
JP2018078102A (ja) * 2016-11-02 2018-05-17 ダイキン工業株式会社 電極および電気化学デバイス
JP2019524977A (ja) * 2016-07-29 2019-09-05 ブルー カレント、インコーポレイテッド 柔軟な固体状イオン伝導性複合材料および製造方法
WO2021060541A1 (ja) * 2019-09-27 2021-04-01 富士フイルム株式会社 無機固体電解質含有組成物、全固体二次電池用シート、全固体二次電池用電極シート及び全固体二次電池、並びに、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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018508928A (ja) * 2014-12-19 2018-03-29 ソルベイ スペシャルティ ポリマーズ イタリー エス.ピー.エー. 電極形成組成物
JP2019524977A (ja) * 2016-07-29 2019-09-05 ブルー カレント、インコーポレイテッド 柔軟な固体状イオン伝導性複合材料および製造方法
JP2018078102A (ja) * 2016-11-02 2018-05-17 ダイキン工業株式会社 電極および電気化学デバイス
WO2021060541A1 (ja) * 2019-09-27 2021-04-01 富士フイルム株式会社 無機固体電解質含有組成物、全固体二次電池用シート、全固体二次電池用電極シート及び全固体二次電池、並びに、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

Also Published As

Publication number Publication date
TW202414883A (zh) 2024-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4686974B2 (ja) 非水系電解液二次電池用負極およびそれを用いた非水系電解液二次電池
JP5500158B2 (ja) 固体電池用電極の製造方法
WO2010084669A1 (ja) リチウム二次電池用正極およびその製造方法
JP2010040218A (ja) リチウム電池用電極材料シート、固体リチウム電池、及び、固体リチウム電池を備えた装置
JP2009043737A (ja) 高性能リチウムまたはリチウムイオン電池
JP6296030B2 (ja) 電極積層体及び全固体電池の製造方法
KR102081044B1 (ko) 비수계 이차 전지 부극용 활물질, 그것을 사용한 부극 및 비수계 이차 전지
JP2012099251A (ja) リチウム二次電池用正極、導電剤組成物、リチウム二次電池正極用組成物、及びリチウム二次電池用正極の製造方法
CN114600265A (zh) 二次电池用糊、二次电池正极用浆料、二次电池用正极、二次电池、以及二次电池用糊的制造方法
JP2015187934A (ja) 非水系二次電池負極用活物質並びにそれを用いた負極及び非水系二次電池
JP2015035315A (ja) 非水系二次電池負極用活物質の製造方法、及びその製造方法にて製造された非水系二次電池用活物質、非水系二次電池用負極並びに、非水系二次電池
JP2015035316A (ja) 非水系二次電池負極用活物質並びにそれを用いた負極及び非水系二次電池
WO2023243714A1 (ja) 二次電池
WO2023243716A1 (ja) 二次電池及びその製造方法
JP6870422B2 (ja) イオン導電性固体電解質及び全固体アルカリ金属イオン二次電池
WO2023243721A1 (ja) 二次電池
JP7334721B2 (ja) 二次電池用バインダー組成物、二次電池電極用導電材ペースト、二次電池電極用スラリー組成物、二次電池電極用スラリー組成物の製造方法、二次電池用電極および二次電池
WO2023243718A1 (ja) リチウムイオン伝導材料及び二次電池
JP2015173103A (ja) 非水系二次電池負極用活物質並びにそれを用いた負極及び非水系二次電池
JP6805929B2 (ja) イオン導電性固体電解質と全固体アルカリ金属イオン二次電池
US20240213485A1 (en) Active material secondary particles, negative electrode mixture, method for producing same, and secondary battery
WO2024116785A1 (ja) 二次電池用電極活物質、及び二次電池
US20230299353A1 (en) Lithium ion conducting material and lithium ion secondary battery
WO2024181069A1 (ja) リチウムイオン二次電池用負極及びリチウムイオン二次電池
WO2022249776A1 (ja) 電極および電池

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23824004

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1