WO2023243716A1 - 二次電池及びその製造方法 - Google Patents

二次電池及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2023243716A1
WO2023243716A1 PCT/JP2023/022423 JP2023022423W WO2023243716A1 WO 2023243716 A1 WO2023243716 A1 WO 2023243716A1 JP 2023022423 W JP2023022423 W JP 2023022423W WO 2023243716 A1 WO2023243716 A1 WO 2023243716A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
group
active material
formula
ocf
electrode
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/022423
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 WO2023243716A1 publication Critical patent/WO2023243716A1/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
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • 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
    • H01M10/054Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
    • 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
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • 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
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • 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
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • 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

Definitions

  • This application discloses a secondary battery and a method for manufacturing the same.
  • Patent Document 1 discloses the use of predetermined porous silicon particles as a negative electrode active material in order to suppress an increase in confining pressure of a battery during charging.
  • Patent Document 2 discloses silicon clathrate particles having voids as an active material whose volume changes little due to charging and discharging.
  • 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 includes an active material having voids and 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.
  • 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.
  • ] is a group represented by, A secondary battery according to aspect 3.
  • 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 negative electrode, the active material having the voids includes Si or a Si alloy; The secondary battery according to any one of aspects 1 to 8.
  • the first electrode includes the sulfide solid electrolyte, the active material having the voids, and the perfluoropolyether.
  • the secondary battery according to any one of aspects 1 to 9.
  • a method for manufacturing a secondary battery comprising: forming a first electrode composite material to obtain a first electrode; forming an electrolyte mixture to obtain an electrolyte layer, and forming a second electrode composite material to obtain a second electrode; including; At least one of the first electrode composite material and the electrolyte composite material includes a sulfide solid electrolyte,
  • the first electrode composite material includes an active material having voids and a perfluoropolyether represented by the following formula (1), When molding the first electrode composite material, a pressure of more than 0 kN/cm and not more than 15 kN/cm is applied to the first electrode composite material.
  • 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.
  • 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 an active material having voids and a perfluoropolyether represented by the following formula (1).
  • the first electrode 10 may be a negative electrode or a positive electrode.
  • the second electrode 30 is a positive electrode.
  • the first electrode 10 may have various configurations as long as it contains an active material having voids and a predetermined perfluoropolyether and can function appropriately as a negative electrode or a positive electrode of a secondary battery.
  • Active material with voids During charging and discharging of a secondary battery, the volume of the active material changes as carrier ions are inserted into or released from the active material. Excessive expansion of the active material during charging or discharging may adversely affect the cycle characteristics of the battery. In order to alleviate the expansion of the active material, it is considered effective to form voids in the active material. That is, in an active material having voids, expansion during charging or discharging is absorbed by the voids, and volume change tends to be small.
  • the active material may be porous so that it has voids, or it may be hollow so that it has voids.
  • the voids in the active material may exist only inside the active material, or may reach the surface from the inside of the active material, or may exist only inside the active material and those that extend from the inside to the surface. There may be a mixture of those that reach.
  • the active material may have voids in the primary particles themselves (for example, have voids inside the primary particles), or may be agglomerated in a state where a plurality of primary particles have aggregated to become secondary particles.
  • the primary particles may have voids between them. Note that the void has a size that can absorb the volume expansion of the active material.
  • the void may or may not be filled with perfluoropolyether, which will be described later.
  • the voids do not have to be minute voids such as those used for carrier ion intercalation. Whether or not the active material has voids can be determined, for example, by observing a cross section of the active material using a scanning electron microscope (SEM) or the like.
  • the porosity of the active material is not particularly limited.
  • the porosity of the active material may be 1% or more, 2% or more, 3% or more, or 4% or more, and may be 60% or less, 50% or less, 40% or less, 30% or less, or 20% or less. It's okay.
  • the porosity of the active material can be determined, for example, as follows. First, a cross section of the first electrode 10 containing an active material is formed by ion milling. Then, the cross section is observed with a SEM to obtain a photograph of the particles. From the obtained photograph, the active material part and the void part in the active material are clearly distinguished using image analysis software, and the result is binarized.
  • the area of the active material part and the void part is determined, and the porosity (%) is calculated from the following formula.
  • the specific conditions for calculating the porosity may be, for example, the conditions specifically described in Patent Document 2 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2020-087886).
  • Porosity (%) 100 x (void area) / ((active material area) + (void area))
  • the active material having voids may be a negative electrode active material or a positive electrode active material.
  • the active material having voids is a negative electrode active material
  • the effects of the technology of the present disclosure are obtained. It is likely to become even higher.
  • Si-based active materials containing Si or Si alloys tend to expand in volume during charging, the presence of voids in the active materials can alleviate the expansion in volume.
  • Specific examples of Si-based active materials containing Si or Si alloys include those having a clathrate structure. Whether or not the Si-based active material has a clathrate structure can be easily determined from Raman spectra, XRD, and the like.
  • the ratio I 325 /I 205 of the maximum peak intensity I 325 at 325 ⁇ 10 cm ⁇ 1 measured by Raman spectroscopy to the maximum peak intensity I 205 at 205 ⁇ 10 cm ⁇ 1 is in the range of 1.03 or more and 1.21.
  • the Si-based active material has a clathrate structure
  • the first electrode 10 may be a positive electrode
  • the active material having voids may be a positive electrode active material such as a sulfur-based active material (such as elemental sulfur or Li 2 S).
  • a positive electrode active material tends to expand in volume during discharge, the volume expansion can be alleviated by the active material having voids.
  • the active material may have an oxide film or the like formed thereon, and may contain impurities such as carbon.
  • the active material having voids may be in the form of particles, for example.
  • the size of the active material having voids is not particularly limited.
  • the average particle diameter of the active material having voids may be, for example, 1 nm or more, 5 nm or more, 10 nm or more, 50 nm or more, 100 nm or more, 300 nm or more, or 500 nm or more, and also 50 ⁇ m or less, 30 ⁇ m or less, 10 ⁇ m or less. Or it may be 5 ⁇ m or less.
  • the average particle diameter of the active material is the particle diameter (median diameter) at an integrated value of 50% in a volume-based particle size distribution determined by a laser diffraction/scattering method.
  • PFPE Perfluoropolyether
  • the first electrode 10 contains a predetermined perfluoropolyether (PFPE), even if a low-pressure press is employed during the manufacture of the secondary battery, PFPE
  • PFPE perfluoropolyether
  • PFPE is thought to have a high affinity for the surfaces of various battery materials because it has ether bonds. It is believed that it can suitably exist in the voids between the solid electrolyte materials. As a result, the lubricating effect of the first electrode 10 is further enhanced, and even when the first electrode 10 is pressed at low pressure, it becomes easier to increase the density of the material in the first electrode 10, and the resistance of the first electrode 10 is further reduced. It becomes easier.
  • 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
  • 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.
  • Rf 1 and Rf 2 are each independently a C1-16 divalent alkylene group which may be substituted with one or more fluorine atoms.
  • the "C1-16 divalent alkylene group" in the C1-16 divalent alkylene group optionally substituted with one or more fluorine atoms may be a straight chain or , may be branched, preferably a straight or branched C1-6 alkylalkylene group, particularly a C1-3 alkylene group, more preferably a straight-chain C1-6 alkylene group , especially a C1-3 alkylene group.
  • the "C1-16 divalent alkylene" in the C1-16 divalent alkylene group optionally substituted with one or more fluorine atoms is a straight chain, It may be a branched chain, and is preferably a straight or branched C1-6 fluoroalkylene group, particularly a C1-3 fluoroalkylene group, specifically -CF 2 CH 2 -, and It may be -CF 2 CF 2 CH 2 -, and more preferably a linear C1-6 perfluoroalkylene group, especially a C1-3 perfluoroalkylene group, specifically -CF 2 - , -CF 2 CF 2 -, and -CF 2 CF 2 CF 2 -.
  • E 1 and E 2 each independently have a fluorine group, a hydrogen group, a hydroxyl group, an aldehyde group, a carboxylic acid group, a C1-10 alkyl ester group, or one or more substituents.
  • This is a monovalent group selected from the group consisting of an amide group which may have one or more substituents, and an amino group which may have one or more substituents.
  • E 1 and E 2 are each independently preferably a fluorine group.
  • E 1 -Rf 1 and 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 It may be.
  • each occurrence of R F is independently a divalent fluoropolyether group.
  • R F preferably represents 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.
  • 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.
  • the sum of a, b, 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 sum of a, b, c, d, e and f is preferably 200 or less, more preferably 100 or less, even more preferably 60 or less, and may be, for example, 50 or less or 30 or less.
  • 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).
  • the ratio of e 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.
  • e/f ratio a ratio of e to f
  • the e/f ratio 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.
  • 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.
  • It may be a group represented by
  • 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 content of PFPE in the first electrode 10 is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the desired performance.
  • the first electrode 10 has the first active material layer 11 described below, even higher effects are likely to be obtained when the first active material layer 11 contains the above-mentioned PFPE at 1 volume % or more and 25 volume % or less. .
  • the first active material layer 11 contains the above-mentioned PFPE, for example, 1% by volume or more, 3% by volume or more, 5% by volume or more, 7% by volume or more, 8% by volume or more, 9% by volume or more, 10% by volume or more, 11 volume% or more, 12 volume% or more, and 25 volume% or less, 24 volume% or less, 22 volume% or less, 20 volume% or less, 18 volume% or less, 16 volume% or less, 14 volume% or less, or 12 volume% May contain the following:
  • the volume fraction of PFPE in the first active material layer 11 is measured as follows. That is, the volume of the first active material layer 11 is measured in advance using an optical microscope or SEM.
  • the content volume of PFPE is determined by washing the first active material layer 11 with a solvent (one that can dissolve PFPE but not dissolving other electrode materials), collecting the filtrate in which PFPE is dissolved by suction filtration, etc., and using the collected solvent. It may be identified by GC-MS analysis, or if the solvent has a boiling point significantly different from that of PFPE, it may be extracted by distillation and the volume of PFPE may be directly measured. Thereby, the volume ratio of PFPE to the volume of the first active material layer 11 measured in advance is calculated.
  • 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-described active material having voids and a predetermined 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 positive 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 positive electrode active material described below.
  • negative electrode active materials include Si-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.
  • the negative electrode active material is a Si-based active material containing Si or a Si alloy, even higher effects by the technique of the present disclosure are likely to be obtained.
  • 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, for example.
  • the negative electrode active material may have voids, for example, it may be porous or hollow.
  • the positive electrode active material described below includes an active material with voids
  • the negative electrode active material may have voids, may not have voids, or may have voids or have voids. It may also be a combination with one that does not have one.
  • 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.
  • a solid electrolyte electrolyte solution
  • electrolyte solution electrolyte solution
  • even higher effects are likely to be obtained when the negative electrode active material layer contains at least a solid electrolyte as an electrolyte, especially when the negative electrode active material layer does not contain any liquid other than the above-mentioned PFPE.
  • the first electrode 10 includes a sulfide solid electrolyte, an active material having the above-mentioned voids, and the above-mentioned PFPE (for example, the first active material layer 11 includes the sulfide solid electrolyte and the above-mentioned voids), and the above-mentioned PFPE), even higher effects are likely to be obtained.
  • the solid electrolyte one known as a solid electrolyte for secondary batteries may be used.
  • the solid electrolyte may be an inorganic solid electrolyte or an organic polymer electrolyte.
  • inorganic solid electrolytes have excellent ionic conductivity and heat resistance.
  • oxide solid electrolytes such as lithium lanthanum zirconate, LiPON, Li 1+X Al X Ge 2-X (PO 4 ) 3 , Li-SiO glass, and Li-Al-S-O glass.
  • 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.
  • a lithium salt is dissolved at a predetermined concentration in a carbonate-based solvent can be used.
  • carbonate-based solvents include fluoroethylene carbonate (FEC), ethylene carbonate (EC), and dimethyl carbonate (DMC).
  • the lithium salt include LiPF 6 and the like.
  • Examples of the conductive additive that can be included in the negative 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 negative electrode current collector or a positive electrode current collector.
  • the second current collector 32 is a positive 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 negative electrode current collector may contain at least one metal selected from Cu, Ni, and stainless steel.
  • the negative electrode current collector may have some kind of coating layer on its surface for the purpose of adjusting resistance or the like.
  • the negative electrode current collector may be a metal foil or a base material on which the above-mentioned metal is plated or vapor-deposited.
  • the negative 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 negative 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 negative 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-mentioned 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.
  • PFPE has low reactivity with the sulfide solid electrolyte, even if PFPE and the sulfide solid electrolyte come into contact, the sulfide solid electrolyte is unlikely to change or deteriorate, and the sulfide solid electrolyte has a high ion content. Conductivity is easily maintained.
  • 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 negative electrode active material layer.
  • the second electrode 30 may be a positive electrode or a negative electrode.
  • the second electrode 30 is a positive 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 negative electrode active material layer
  • the second active material layer 31 is a positive electrode active material layer.
  • the positive electrode active material layer contains at least a positive electrode active material. Further, the positive electrode active material layer may optionally contain an electrolyte, a conductive aid, a binder, and the like. Furthermore, the positive electrode active material layer may also contain various additives such as the above-mentioned PFPE.
  • the content of each component in the positive electrode active material layer may be determined as appropriate depending on the desired battery performance. For example, when the entire solid content of the positive electrode active material layer is 100% by mass, the content of the positive 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 positive 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, assuming that the entire positive electrode active material layer is 100 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.
  • positive electrode active material those known as positive electrode active materials for secondary batteries may be used.
  • a material with a relatively noble potential (charge/discharge potential) for intercalating and releasing a predetermined carrier ion (for example, lithium ion) is used as the positive electrode active material, and a material that is relatively base is used as the positive electrode active material. It can be used as the above-mentioned negative electrode active material.
  • the positive electrode active material may be, for example, at least one selected from various lithium-containing compounds, elemental sulfur, sulfur compounds, and the like.
  • 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.
  • the shape of the positive electrode active material may be any shape commonly used as a positive electrode active material of batteries.
  • the positive electrode active material may be, for example, particulate.
  • the positive electrode active material may have voids, for example, it may be porous or hollow.
  • the positive electrode active material may have voids, may not have voids, or may have voids or have voids. It may also be a combination with one that does not have one.
  • 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, the above-mentioned sulfide solid electrolyte).
  • 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 ion conductive oxide may have some elements replaced with a doping element such as P or B.
  • the coverage (area ratio) of the protective layer on the surface of the positive electrode active material may be, for example, 70% or more, 80% or more, or 90% or more.
  • the thickness of the protective layer may be, for example, 0.1 nm or more or 1 nm or more, or 100 nm or less or 20 nm or less.
  • 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. In particular, even higher effects are likely to be obtained when the positive electrode active material layer contains at least a solid electrolyte as an electrolyte.
  • the positive 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 positive electrode active material layer include the above-mentioned carbon materials and the above-mentioned metal materials.
  • the binder that can be included in the positive electrode active material layer may be appropriately selected, for example, from among the binders that can be included in the above-mentioned negative 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 negative electrode current collector
  • the second current collector 32 is a positive 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 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.
  • a positive electrode slurry is obtained by dispersing the positive electrode active material and the like constituting the positive 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 electrolyte layer may be obtained by, for example, molding an electrolyte mixture containing an electrolyte and a binder, or may be obtained by press molding.
  • the laminate may be further press-molded.
  • Other members such as terminals are attached to the laminate as necessary.
  • a secondary battery is obtained by housing the laminate in a battery case and sealing it.
  • the steps (1) and (2) above by including the above-mentioned PFPE in the active material layer, even when the active material layer is press-molded at low pressure, the filling of the active material layer can be improved. As a result, a secondary battery with low resistance can be easily obtained. Furthermore, by press-molding the active material layer at low pressure, collapse of the active material having voids can be easily suppressed, and as a result, a secondary battery with excellent cycle characteristics can be easily obtained. Furthermore, in the steps related to (1) to (3) above, the sulfide solid electrolyte is included in at least one of the active material layer and the electrolyte layer, so that PFPE and the sulfide solid electrolyte come into contact with each other. Also, reaction between PFPE and the sulfide solid electrolyte is difficult to occur, and high ionic conductivity as a sulfide solid electrolyte is easily maintained.
  • the technology of the present disclosure also has aspects as a method for manufacturing a secondary battery as described below. That is, in one embodiment, the method for manufacturing the secondary battery 100 includes: forming the first electrode composite material to obtain the first electrode 10; forming the electrolyte mixture to obtain the electrolyte layer 20; and forming the second electrode composite material to obtain the second electrode 30; including; At least one of the first electrode composite material and the electrolyte composite material includes a sulfide solid electrolyte,
  • the first electrode composite material includes an active material having voids and a perfluoropolyether represented by the above formula (1), When the first electrode composite material is molded, a pressure of more than 0 kN/cm and 15 kN/cm or less is applied to the first electrode composite material.
  • the first electrode composite material and the second electrode composite material may include materials constituting the above-mentioned negative electrode active material layer or positive electrode active material layer, and the electrolyte composite material may include materials constituting the above-mentioned electrolyte layer. It may contain materials.
  • the pressure when molding the first electrode composite material is as low as 15 kN/cm or less, so that collapse of the active material having voids contained in the first electrode composite material is suppressed. Ru.
  • the first electrode composite material contains a predetermined amount of PFPE, even when the first electrode composite material is pressed at low pressure, the filling rate of the composite material in the first electrode 10 tends to increase.
  • the lower limit of the pressure during pressing is not particularly limited, and may be more than 0 kN/cm, 1 kN/cm or more, 2 kN/cm or more, 3 kN/cm or more, 4 kN/cm or more, 5 kN/cm or more, 6 kN/cm or more, It may be 7 kN/cm or more, 8 kN/cm or more, 9 kN/cm or more, or 10 kN/cm or more.
  • the means and method for applying pressure to the first electrode composite material are not particularly limited either, and various pressurizing means and methods such as roll press and CIP may be employed.
  • the unit of pressure applied to the first electrode composite material is "kN/cm", but this is just an example. That is, the pressure applied to the first electrode composite material is not limited to linear pressure, but may be surface pressure. Even when the pressure applied to the first electrode mixture is surface pressure, the surface pressure can be converted into linear pressure.
  • the specific conversion method is not particularly limited, and surface pressure may be converted to linear pressure by experimentally and statistically identifying the relationship between surface pressure and linear pressure through various experiments. Alternatively, the surface pressure may be theoretically converted into linear pressure by calculation.
  • 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 technology of the present disclosure can be applied not only to lithium ion secondary batteries but also to secondary batteries other than lithium ion secondary batteries (for example, sodium ion secondary batteries). However, the technology of the present disclosure tends to exhibit even higher effects when applied to a lithium ion secondary battery.
  • PFPE has the following formula (I) (m/n is 1.2, number average molecular weight is 5120, terminal R contains CF 3 and CF 2 CF 3 in an average ratio of 1:0.17) It is a liquid substance with the chemical structure shown below.
  • 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 with 50 kN/ A laminate (A) of the Al foil, the positive electrode active material layer, and the electrolyte layer was obtained by roll pressing at a pressure of 1 cm 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 were overlapped and roll pressed at 25° C. under the pressure shown in Table 1 below.
  • a laminate (B) of Cu foil, negative electrode active material layer, and 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.
  • the active material having voids is a negative electrode active material and PFPE is included in the negative electrode side, but the active material having voids is a positive electrode active material and PFPE is included in the positive electrode side. A similar effect can be expected even when it is included.
  • 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, it is easy to achieve both excellent cycle characteristics and 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 includes an active material having voids and a predetermined perfluoropolyether.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (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とともにサイクル特性を向上させ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、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、空隙を有する活物質と、下記式(1)に示すパーフルオロポリエーテルとを含む。E1-Rf1-RF-O-Rf2-E2 (1)

Description

二次電池及びその製造方法
 本願は二次電池及びその製造方法を開示する。
 特許文献1には、充電時の電池の拘束圧の増加を抑制するために、負極活物質として所定の多孔質シリコン粒子を用いることが開示されている。特許文献2には、充放電による体積変化の小さい活物質として、空隙を有するシリコンクラスレート粒子が開示されている。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。
特開2020-170605号公報 特開2020-087886号公報 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。しかしながら、電極等を高圧でプレスした場合、電極に含まれる活物質が変形し易い。例えば、特許文献1、2に開示されているような空隙を有する活物質に対して高圧プレスが施されると、活物質が潰れて空隙が解消され易い。活物質の空隙が解消されると、充放電に伴う活物質の体積変化が大きくなって、二次電池としてのサイクル特性が低下し易い。一方で、硫化物固体電解質を有する二次電池を製造する際、活物質の潰れ等を回避するために、電極等を低圧でプレスした場合、上述した抵抗低減効果が得られ難い。このように、硫化物固体電解質を有する二次電池においては、サイクル特性の向上と抵抗の低減との両立に関して改善の余地がある。
 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、空隙を有する活物質と、下記式(1)に示すパーフルオロポリエーテルとを含む、
 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、負極であり、
 前記空隙を有する前記活物質が、Si又はSi合金を含む、
 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、前記空隙を有する前記活物質と、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。
<態様11>
 二次電池の製造方法であって、
 第1電極合材を成形して第1電極を得ること、
 電解質合材を成形して電解質層を得ること、及び、
 第2電極合材を成形して第2電極を得ること、
 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、空隙を有する活物質と、下記式(1)に示すパーフルオロポリエーテルとを含み、
 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、0kN/cm超、且つ、15kN/cm以下の圧力が加えられる、
 製造方法。
  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。]
 本開示の二次電池においては、優れたサイクル特性と低い抵抗とが両立され易い。
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、空隙を有する活物質と、下記式(1)に示すパーフルオロポリエーテルとを含む。
1.1 第1電極
 第1電極10は、負極であっても正極であってもよい。第1電極10が負極である場合、第2電極30は正極である。第1電極10は、空隙を有する活物質と、所定のパーフルオロポリエーテルとを含むとともに、二次電池の負極又は正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。
1.1.1 空隙を有する活物質
 二次電池の充放電において、活物質に対してキャリアイオンが吸蔵又は放出されることで、活物質の体積が変化する。充電又は放電における活物質の過度の膨張は、電池のサイクル特性等に悪影響を及ぼす虞がある。活物質の膨張を緩和するためには、活物質に空隙を形成することが有効と考えられる。すなわち、空隙を有する活物質においては、充電又は放電時の膨張が空隙によって吸収され、体積変化が小さくなり易い。
 空隙を有する活物質としては様々なものが挙げられる。例えば、活物質は、多孔質であることにより空隙を有するものであってもよく、中空であることにより空隙を有するものであってもよい。すなわち、活物質における空隙は、活物質の内部にのみ存在していてもよいし、活物質の内部から表面に達していてもよいし、活物質の内部にのみ存在するものと内部から表面に達するものとが混在していてもよい。活物質は、一次粒子そのものに空隙を有するもの(例えば、一次粒子の内部に空隙を有するもの)であってもよいし、複数の一次粒子が凝集して二次粒子となった状態で、凝集した一次粒子同士の間に空隙を有するものであってもよい。尚、空隙は、活物質の体積の膨張を吸収し得る程度の大きさを有するものである。空隙の少なくとも一部には、後述するパーフルオロポリエーテルが充填されていてもよいし、充填されていなくてもよい。空隙は、キャリアイオンのインターカレーションに使用されるような微小な隙間でなくてよい。活物質が空隙を有するものであるか否かについては、例えば、活物質の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)等で観察することによって判断することができる。
 活物質の空隙率は、特に限定されるものではない。例えば、活物質の空隙率は1%以上、2%以上、3%以上又は4%以上であってもよく、60%以下、50%以下、40%以下、30%以下又は20%以下であってもよい。活物質の空隙率は、例えば、以下のようにして特定可能である。まず、活物質を含む第1電極10に対して、イオンミリング加工により断面出しを行う。そして断面をSEMで観察して粒子の写真を取得する。得られた写真から画像解析ソフトを用い活物質部と活物質における空隙部とを峻別して、2値化する。活物質部と空隙部との面積を求め、以下の式から空隙率(%)を算出する。尚、空隙率を算出する際の具体的な条件については、例えば、特許文献2(特開2020-087886号公報)に具体的に記載されたような条件であってもよい。
 空隙率(%)=100×(空隙部面積)/((活物質部面積)+(空隙部面積))
 空隙を有する活物質は、負極活物質であっても、正極活物質であってもよい。特に、第1電極10が負極であり、空隙を有する活物質が負極活物質である場合、中でも、空隙を有する活物質が、Si又はSi合金を含むものである場合に、本開示の技術による効果が一層高くなり易い。Si又はSi合金を含むSi系活物質は、充電時にその体積が膨張し易いところ、当該活物質が空隙を有することで、体積の膨張を緩和することができる。Si又はSi合金を含むSi系活物質の具体例としては、例えば、クラスレート構造を有するものが挙げられる。Si系活物質がクラスレート構造を有するか否かについては、ラマンスペクトルやXRDなどから容易に判断可能である。例えば、ラマン分光法で測定した325±10cm-1における最大ピーク強度I325と、205±10cm-1における最大ピーク強度I205との比I325/I205が1.03以上1.21の範囲内である場合に、Si系活物質がクラスレート構造を有するものと判断してもよい。或いは、第1電極10は正極であってもよく、空隙を有する活物質が硫黄系活物質(単体硫黄やLiS等)等の正極活物質であってもよい。このような正極活物質は、放電時に体積が膨張し易いところ、当該活物質が空隙を有することで、体積の膨張を緩和することができる。尚、活物質には、酸化被膜等が形成されていてもよく、炭素等の不純物が含まれていてもよい。
 空隙を有する活物質は、例えば、粒子状であってもよい。空隙を有する活物質の大きさは特に限定されるものではない。空隙を有する活物質の平均粒子径は、例えば、例えば1nm以上、5nm以上、10nm以上、50nm以上、100nm以上、300nm以上又は500nm以上であってもよく、また、50μm以下、30μm以下、10μm以下又は5μm以下であってもよい。尚、活物質の平均粒子径とは、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。
1.1.2 パーフルオロポリエーテル(PFPE)
 二次電池の抵抗を低減すること等を目的に、二次電池の製造時に、電極等に対して高圧プレスが施される場合がある。この場合、上記の空隙を有する活物質が潰れて、空隙が解消され易く、活物質の膨張を緩和する効果が得られ難くなる。このような活物質の潰れを回避するためには、二次電池の製造時に低圧でプレスすることが有効であるが、この場合は、二次電池の抵抗が高くなり易い。これに対し、本開示の二次電池100においては、第1電極10に所定のパーフルオロポリエーテル(PFPE)が含まれることで、二次電池の製造時に低圧プレスが採用された場合でも、PFPEによる潤滑効果によって、第1電極10及び二次電池100の抵抗が小さくなり易い。
 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」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、PFPEと硫化物固体電解質との反応が一層抑制され、さらに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の体積に占めるPFPEの体積割合が算出される。
1.1.3 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、上記の空隙を有する活物質と所定のPFPEとを含み得る。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が負極活物質層である場合、第2活物質層31は正極活物質層である。
 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)が後述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Si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。特に、上述したように、負極活物質がSi又はSi合金を含むSi系活物質である場合に、本開示の技術による一層高い効果が得られ易い。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。上述したように、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、上述したように、空隙を有するものであってよく、例えば、多孔質であってもよいし、中空のものであってもよい。後述の正極活物質として空隙を有する活物質が含まれる場合、負極活物質は空隙を有するものであってもよいし、空隙を有しないものであってもよいし、空隙を有するものと空隙を有しないものとの組み合わせであってもよい。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、中でも負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、第1電極10が、硫化物固体電解質と、上記の空隙を有する活物質と、上記のPFPE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、上記の空隙を有する活物質と、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。
 負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。
 負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。
1.1.4 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、負極集電体であっても正極集電体であってもよい。第1集電体12が負極集電体である場合、第2集電体32は正極集電体である。
 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。
1.2 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、上述の負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、PFPEは、硫化物固体電解質に対する反応性が低いことから、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、上述の負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が負極である場合、第2電極30は正極である。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が負極活物質層である場合、第2活物質層31は正極活物質層である。
 正極活物質層は、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上記のPFPE等の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、正極活物質と、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。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上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。上述したように、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、上述したように、空隙を有するものであってよく、例えば、多孔質であってもよいし、中空のものであってもよい。上述の負極活物質として空隙を有する活物質が含まれる場合、正極活物質は空隙を有するものであってもよいし、空隙を有しないものであってもよいし、空隙を有するものと空隙を有しないものとの組み合わせであってもよい。
 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、上述の硫化物固体電解質)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に、一層高い効果が得られ易い。正極活物質層は、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。正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。正極活物質層に含まれ得るバインダーは、例えば、上述の負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が負極集電体である場合、第2集電体32は正極集電体である。
 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。
1.4 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。また、活物質層を低圧にてプレス成形することで、空隙を有する活物質の潰れ等が抑制され易く、結果として、サイクル特性に優れる二次電池が得られ易い。さらに、上記(1)~(3)に係る工程において、活物質層及び電解質層のうちの少なくとも1つの層に硫化物固体電解質が含まれることで、PFPEと硫化物固体電解質とが接触したとしても、PFPEと硫化物固体電解質との反応が生じ難く、硫化物固体電解質としての高いイオン伝導性が維持され易い。
 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、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、空隙を有する活物質と、上記式(1)に示すパーフルオロポリエーテルとを含み、
 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、0kN/cm超、且つ、15kN/cm以下の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、上述の負極活物質層又は正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は、第1電極合材を成形する際の圧力が、15kN/cm以下と低圧であることで、第1電極合材に含まれる空隙を有する活物質の潰れが抑制される。また、第1電極合材に所定のPFPEが含まれることから、第1電極合材を低圧でプレスした場合でも、第1電極10における合材の充填率が高まり易い。プレス時の圧力の下限は特に限定されるものではなく、0kN/cm超、1kN/cm以上、2kN/cm以上、3kN/cm以上、4kN/cm以上、5kN/cm以上、6kN/cm以上、7kN/cm以上、8kN/cm以上、9kN/cm以上又は10kN/cm以上であってもよい。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。
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(多孔質Si)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、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。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負極を得た。各々のプレス用負極における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のものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
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、50kN/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、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、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、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.電池のサイクル特性の評価
 上記のようにして作製した評価用の電池について、1mAで4.05Vまで定電流充電した後に1mAで1.5Vまで定電流放電を行う充放電試験を100回繰り返した。充放電試験前の電池抵抗(初期抵抗)と、充放電試験後の電池抵抗とを上記と同様の方法で測定し、充放電試験前の電池抵抗に対する充放電試験後の電池抵抗の比から、充放電試験後の電池抵抗の増加率を求めた。
7.評価結果
 結果を下記表1に示す。尚、正極及び電解質層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、充放電試験前の電池抵抗(初期抵抗)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、負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。一方で、負極を成形する際の圧力が低くなるほど、電池のサイクル特性が向上した。成形時の圧力が低いことで、空隙を有する活物質(多孔質Si)の潰れが生じ難く、活物質において空隙を維持できた結果、充電時の活物質の体積の膨張を抑えることができたためと考えられる。
(2)比較例3~5及び実施例1~3に示されるように、負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3~5)よりも、PFPEが含まれる場合(実施例1~3)のほうが、電池の抵抗が小さくなった。実施例1~3においては、PFPEによる潤滑効果によって、負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4~7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り、且つ、電池のサイクル特性が向上した。
 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、空隙を有する活物質が負極活物質であり、PFPEを負極側に含ませた場合を例示したが、空隙を有する活物質が正極活物質でありPFPEを正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においては、優れたサイクル特性と低い抵抗とが両立され易い。
(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、空隙を有する活物質と、所定のパーフルオロポリエーテルとを含むこと。
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 (11)

  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、空隙を有する活物質と、下記式(1)に示すパーフルオロポリエーテルとを含む、
     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、負極であり、
     前記空隙を有する前記活物質が、Si又はSi合金を含む、
     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、前記空隙を有する前記活物質と、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。
  11.  二次電池の製造方法であって、
     第1電極合材を成形して第1電極を得ること、
     電解質合材を成形して電解質層を得ること、及び、
     第2電極合材を成形して第2電極を得ること、
     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、空隙を有する活物質と、下記式(1)に示すパーフルオロポリエーテルとを含み、
     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、0kN/cm超、且つ、15kN/cm以下の圧力が加えられる、
     製造方法。
      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。]
PCT/JP2023/022423 2022-06-17 2023-06-16 二次電池及びその製造方法 WO2023243716A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-098282 2022-06-17
JP2022098282 2022-06-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023243716A1 true WO2023243716A1 (ja) 2023-12-21

Family

ID=89191426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/022423 WO2023243716A1 (ja) 2022-06-17 2023-06-16 二次電池及びその製造方法

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023243716A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
US20190341614A1 (en) * 2018-05-02 2019-11-07 Ford Global Technologies, Llc Perfluoropolyether additives for lithium ion battery anodes
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
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
US20190341614A1 (en) * 2018-05-02 2019-11-07 Ford Global Technologies, Llc Perfluoropolyether additives for lithium ion battery anodes
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5540805B2 (ja) 非水系二次電池用炭素材料、負極材及び非水系二次電池
JP2014130844A (ja) リチウムイオン二次電池電極の製造方法、及びリチウムイオン二次電池
KR102081044B1 (ko) 비수계 이차 전지 부극용 활물질, 그것을 사용한 부극 및 비수계 이차 전지
JP7143566B2 (ja) リチウムイオン二次電池用正極材料、リチウムイオン二次電池、リチウムイオン二次電池用正極の製造方法、及びリチウムイオン二次電池の製造方法
JP6476627B2 (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
JP2010262754A (ja) リチウムイオン二次電池用負極、それを用いたリチウムイオン二次電池、リチウムイオン二次電池用の負極作製用のスラリー、リチウムイオン二次電池用負極の製造方法
JP5743150B2 (ja) 非水二次電池製造方法
JP2014179202A (ja) 電気化学セル
JP2019169354A (ja) 非水電解質二次電池用負極及び非水電解質二次電池
JP5677779B2 (ja) 固体リチウムイオン二次電池
JP6245382B2 (ja) リチウムイオン二次電池
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
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
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
WO2023243716A1 (ja) 二次電池及びその製造方法
WO2023243714A1 (ja) 二次電池
JP5510704B2 (ja) 二次電池および該電池の製造方法
WO2023243721A1 (ja) 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
WO2023243718A1 (ja) リチウムイオン伝導材料及び二次電池
EP4386895A1 (en) Active material secondary particles, negative electrode mixture, method for producing same, and secondary battery
JP2011023146A (ja) リチウム二次電池および該電池の製造方法
CN113544875A (zh) 全固体电池的制造方法
TW202418628A (zh) 二次電池及其製造方法
WO2024116785A1 (ja) 二次電池用電極活物質、及び二次電池

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: 23824006

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1