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JP2008103259A - Solid electrolyte sheet, electrode sheet, and all-solid secondary battery using the same - Google Patents

Solid electrolyte sheet, electrode sheet, and all-solid secondary battery using the same Download PDF

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JP2008103259A
JP2008103259A JP2006286405A JP2006286405A JP2008103259A JP 2008103259 A JP2008103259 A JP 2008103259A JP 2006286405 A JP2006286405 A JP 2006286405A JP 2006286405 A JP2006286405 A JP 2006286405A JP 2008103259 A JP2008103259 A JP 2008103259A
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JP
Japan
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solid electrolyte
sheet
lithium
support
solid
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Application number
JP2006286405A
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Japanese (ja)
Inventor
Minoru Chiga
実 千賀
Takeki Koto
武樹 小藤
Nobuo Kawasaki
信夫 川崎
Shozo Morimoto
詔三 森本
Toru Ueki
徹 植木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arisawa Mfg Co Ltd
Idemitsu Kosan Co Ltd
Original Assignee
Arisawa Mfg Co Ltd
Idemitsu Kosan Co Ltd
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Publication date
Application filed by Arisawa Mfg Co Ltd, Idemitsu Kosan Co Ltd filed Critical Arisawa Mfg Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid electrolyte sheet and an electrode sheet having a large area in which ion conductivity is hardly reduced even if a support is introduced for making a sheet self-supported. <P>SOLUTION: The solid electrolyte sheet includes a support having a solid electrolyte and a plurality of openings, in which the solid electrolyte has a continuous through-structure in the thickness direction in the openings of the support, and in which the support is composed of a photo-sensitive resin. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体電解質シート、電極シート及びそれからなる全固体二次電池に関する。さらに詳しくは、感光性樹脂からなる支持体を含む固体電解質シート及び電極シートに関する。   The present invention relates to a solid electrolyte sheet, an electrode sheet, and an all-solid secondary battery comprising the same. More specifically, the present invention relates to a solid electrolyte sheet and an electrode sheet including a support made of a photosensitive resin.

近年、携帯情報端末、携帯電子機器、家庭用小型電力貯蔵装置、モーターを動力源とする自動二輪車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車等に用いられる大容量で高性能なリチウム電池等二次電池の需要が増加している。
使用される用途が広がるに伴い、二次電池のさらなる安全性の向上及び高性能化が要求されている。
In recent years, demand for secondary batteries such as high-capacity and high-performance lithium batteries used in personal digital assistants, portable electronic devices, small household power storage devices, motor-driven motorcycles, electric vehicles, hybrid electric vehicles, etc. Has increased.
As the applications used expand, further improvements in safety and higher performance of secondary batteries are required.

リチウム電池の安全性を確保する方法としては、有機溶媒電解質に代えて無機固体電解質を用いることが有効である。無機固体電解質は、その性質上不燃で、通常使用される有機溶媒電解質と比較し安全性が高いためである。このような電解質を用いた高い安全性を備えた全固体リチウム電池の開発が望まれている。   In order to ensure the safety of the lithium battery, it is effective to use an inorganic solid electrolyte instead of the organic solvent electrolyte. This is because inorganic solid electrolytes are nonflammable in nature and are safer than commonly used organic solvent electrolytes. Development of an all-solid lithium battery having high safety using such an electrolyte is desired.

全固体リチウム電池において使用される無機固体電解質は、通常、粉末状である。従って、取り扱いの便宜上、シート状の固体状態にすることが求められている。しかしながら、粉末の固体電解質だけからなる単一層の薄膜シートは形成が困難であった。
一方、電池を構成した際の電解質中のLiイオン伝導性は電解質層の厚みに依存するため、固体電解質層の薄膜化が望まれている。
Inorganic solid electrolytes used in all solid lithium batteries are usually in the form of powder. Therefore, for the convenience of handling, a sheet-like solid state is required. However, it has been difficult to form a single-layer thin film sheet composed only of a powdered solid electrolyte.
On the other hand, since the Li ion conductivity in the electrolyte when the battery is configured depends on the thickness of the electrolyte layer, it is desired to reduce the thickness of the solid electrolyte layer.

このような問題に対し、特許文献1では、リチウムイオン伝導性固体電解質と熱可塑性高分子樹脂を乾式で混合し、加熱下で圧延した固体電解質シートを開示している。しかしながら、シートの製造時、固体電解質の支持体として熱可塑性高分子樹脂を混合するので、固体電解質のイオン伝導パスが高分子の鎖で切断され、イオン伝導度が低下する問題があった。また、支持体である熱可塑性高分子樹脂がシート表面に浮き上がり、シートが絶縁性を示す場合があった。   With respect to such a problem, Patent Document 1 discloses a solid electrolyte sheet obtained by mixing a lithium ion conductive solid electrolyte and a thermoplastic polymer resin in a dry manner and rolling under heating. However, since the thermoplastic polymer resin is mixed as a support for the solid electrolyte during the production of the sheet, there is a problem that the ion conduction path of the solid electrolyte is cut by the polymer chain and the ionic conductivity is lowered. In addition, the thermoplastic polymer resin as a support floats on the surface of the sheet, and the sheet sometimes exhibits insulating properties.

特許文献2には、固体電解質インクを不織布にスプレーで塗布した固体電解質シートを開示している。しかし、不織布を構成するポリマー鎖で、固体電解質のイオン伝導パスが切断されるため、イオン伝導度の低下が避けられない。   Patent Document 2 discloses a solid electrolyte sheet obtained by applying a solid electrolyte ink to a nonwoven fabric by spraying. However, since the ion conduction path of the solid electrolyte is cut by the polymer chain constituting the nonwoven fabric, a decrease in ionic conductivity is inevitable.

非特許文献1には、固体電解質スラリーをPET(ポリエチレンテレフタレート)製メッシュ(厚さ100μm、開口率70%)に塗布し、溶剤を乾燥させながら加圧する手法により、メッシュ入り固体電解質シートを開示している。
特開平4−133209号公報 特開平1−115069号公報 新エネルギー産業技術総合開発機構平成13年度成果報告書(「安定性を向上させた全固体リチウム電池用新規無機電解質の開発」)
Non-Patent Document 1 discloses a solid electrolyte sheet with mesh by applying a solid electrolyte slurry to a PET (polyethylene terephthalate) mesh (thickness 100 μm, opening ratio 70%) and pressurizing while drying the solvent. ing.
JP-A-4-133209 Japanese Patent Laid-Open No. 1-115069 New Energy Industrial Technology Development Organization 2001 Results Report ("Development of New Inorganic Electrolytes for All Solid Lithium Batteries with Improved Stability")

本発明の目的は、シート自立化のために支持体を導入してもイオン伝導性がほとんど低下せず、大面積を有する固体電解質シート及び電極シートを提供することである。
本発明の他の目的は、製造が容易で、連続プロセス及び大量生産が適用可能な固体電解質シート及び電極シートを提供することである。
An object of the present invention is to provide a solid electrolyte sheet and an electrode sheet having a large area with little decrease in ionic conductivity even when a support is introduced for sheet self-supporting.
Another object of the present invention is to provide a solid electrolyte sheet and an electrode sheet that are easy to manufacture and can be applied to continuous processes and mass production.

本発明によれば、以下の固体電解質シート、電極シート及び全固体二次電池が提供される。
1.固体電解質及び複数の開口を有する支持体を含み、前記固体電解質が、前記支持体の開口において、厚さ方向に連続貫通構造を有し、前記支持体が感光性樹脂からなる固体電解質シート。
2.電極材及び複数の開口を有する支持体を含み、前記電極材が、前記支持体の開口において、厚さ方向に連続貫通構造を有し、前記支持体が感光性樹脂からなる固体電解質シート。
3.1に記載の固体電解質シート及び2に記載の電極シートの少なくとも1つを含んでなる全固体二次電池。
According to the present invention, the following solid electrolyte sheet, electrode sheet, and all-solid secondary battery are provided.
1. A solid electrolyte sheet comprising a solid electrolyte and a support having a plurality of openings, wherein the solid electrolyte has a continuous through structure in the thickness direction at the openings of the support, and the support is made of a photosensitive resin.
2. A solid electrolyte sheet comprising an electrode material and a support having a plurality of openings, wherein the electrode material has a continuous through structure in the thickness direction at the openings of the support, and the support is made of a photosensitive resin.
An all-solid secondary battery comprising at least one of the solid electrolyte sheet according to 3.1 and the electrode sheet according to 2.

本発明によれば、大面積を有する自立した固体電解質シート及び電極シートを提供することができる。また、固体電解質自体が連続自立構造を有するため、シート自立化のために支持体を導入してもイオン伝導性がほとんど低下しない。
本発明によれば、製造が容易で、連続プロセス及び大量生産が適用可能な固体電解質シート及び電極シートを提供することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the self-supporting solid electrolyte sheet and electrode sheet which have a large area can be provided. In addition, since the solid electrolyte itself has a continuous self-supporting structure, the ionic conductivity hardly deteriorates even when a support is introduced for sheet self-supporting.
According to the present invention, it is possible to provide a solid electrolyte sheet and an electrode sheet that are easy to manufacture and can be applied to a continuous process and mass production.

本発明の固体電解質シートは、固体電解質及び支持体を含む。支持体は感光性樹脂からなり、複数の開口を有する。支持体の開口率は好ましくは40〜90%であり、より好ましくは70〜90%、特に好ましくは80〜90%である。固体電解質は、支持体の複数の開口を通して、シートの厚さ方向に連続貫通構造を有する。
図1(a)は、本発明に係る固体電解質シートに用いる支持体の一実施形態を示す概略上面図である。
図1(a)に示される支持体は、複数の貫通孔を有する感光性樹脂製の多孔シート10である。
The solid electrolyte sheet of the present invention includes a solid electrolyte and a support. The support is made of a photosensitive resin and has a plurality of openings. The opening ratio of the support is preferably 40 to 90%, more preferably 70 to 90%, and particularly preferably 80 to 90%. The solid electrolyte has a continuous through structure in the thickness direction of the sheet through the plurality of openings of the support.
Fig.1 (a) is a schematic top view which shows one Embodiment of the support body used for the solid electrolyte sheet which concerns on this invention.
The support shown in FIG. 1 (a) is a porous sheet 10 made of a photosensitive resin having a plurality of through holes.

図1(b)は、図1(a)に示される多孔シート10を用いた、固体電解質シート1の概略断面図である。
固体電解質シート1は、多孔シート10及び固体電解質20からなり、固体電解質20は、多孔シート10が作る空隙を充填している。
図1(b)に示されるように、固体電解質20は厚さ方向Tに連続貫通構造12を有する。この連続貫通構造12は多孔シート10の開口部に存在する。固体電解質20は、連続貫通構造を有するため、イオン伝導パスが切断されず、イオン伝導度が低下しない。
FIG.1 (b) is a schematic sectional drawing of the solid electrolyte sheet 1 using the porous sheet 10 shown by Fig.1 (a).
The solid electrolyte sheet 1 includes a porous sheet 10 and a solid electrolyte 20, and the solid electrolyte 20 fills a gap created by the porous sheet 10.
As shown in FIG. 1B, the solid electrolyte 20 has a continuous through structure 12 in the thickness direction T. This continuous penetration structure 12 exists in the opening of the porous sheet 10. Since the solid electrolyte 20 has a continuous through structure, the ion conduction path is not cut and the ionic conductivity is not lowered.

尚、図1(b)において、多孔シート10は1枚であるが、薄いシートを複数枚重ねてもよい。また、固体電解質シートの厚みが多孔シートの厚みより厚くてもよい。形状は規則的な多孔に限定されず、不規則又はランダムな多孔でもよい。   In FIG. 1B, the number of perforated sheets 10 is one, but a plurality of thin sheets may be stacked. Moreover, the thickness of the solid electrolyte sheet may be thicker than the thickness of the porous sheet. The shape is not limited to regular pores, and may be irregular or random pores.

本発明の固体電解質シートは、感光性樹脂からなる支持体を含むため機械的強度に優れる。例えば本発明のシートは、ピンセットではさんでも、周囲が欠けたり、ひびが入ることがなく、容易にハンドリングや移動操作が可能な自立したシートである。また、支持体が感光性樹脂からなるため、パターニング等することにより、開口率及び支持体の厚みの調整を容易に行える。   Since the solid electrolyte sheet of the present invention includes a support made of a photosensitive resin, it has excellent mechanical strength. For example, the sheet of the present invention is a self-supporting sheet that can be easily handled and moved without being chipped or cracked even with tweezers. In addition, since the support is made of a photosensitive resin, the aperture ratio and the thickness of the support can be easily adjusted by patterning or the like.

固体電解質シートの厚みは、好ましくは10〜500μmであり、さらに好ましくは50〜400μm、特に好ましくは500〜100μmである。10μm未満では、電池を形成した際に電解質層で短絡を生じるおそれがあり、一方、500μmを超えると、電解質層でのリチウムイオン伝導性が低下し、電池の性能が低下するおそれがある。   The thickness of the solid electrolyte sheet is preferably 10 to 500 μm, more preferably 50 to 400 μm, and particularly preferably 500 to 100 μm. If the thickness is less than 10 μm, a short circuit may occur in the electrolyte layer when the battery is formed. On the other hand, if the thickness exceeds 500 μm, the lithium ion conductivity in the electrolyte layer may decrease, and the battery performance may decrease.

多孔シートの厚みは、固体電解質シートの厚みに応じて適宜設定することができ、薄い(例えば、10〜300μm)方が好ましい。多孔シートの厚みが薄い場合、限られた容積内により多く電池を集積することが可能となり、電池容量を増大させることができる。また、固体電解質シートの厚さも薄くなるため内部抵抗が低下する。よって、充放電電流を増加させることが可能となる。加えて、固体電解質シートが柔軟になるため、可とう性を有する全固体二次電池を得ることができる。
多孔シートの貫通孔の形状は、例えば、円形、正方形、長方形、その他の多角形等が挙げられる。
The thickness of the porous sheet can be appropriately set according to the thickness of the solid electrolyte sheet, and is preferably thinner (for example, 10 to 300 μm). When the thickness of the porous sheet is thin, more batteries can be accumulated in a limited volume, and the battery capacity can be increased. Moreover, since the thickness of a solid electrolyte sheet also becomes thin, internal resistance falls. Therefore, the charge / discharge current can be increased. In addition, since the solid electrolyte sheet becomes flexible, an all-solid secondary battery having flexibility can be obtained.
Examples of the shape of the through hole of the porous sheet include a circle, a square, a rectangle, and other polygons.

本発明の固体電解質シートに含まれる支持体は感光性樹脂からなるので、容易にパターニングされた支持体を得ることができる。これにより、支持体の厚さの自由度が増す。例えば、支持体の厚さを薄くすることにより、以下の効果を得ることができる。1つ目は、従来に比べ、限られた容積内により多く電池を集積することが可能となり、電池容量を増大させることが可能となる。2つ目は、固体電解質の厚さも薄くなるため内部抵抗が低下する。よって、充放電電流を増加させることが可能となる。3つ目は、固体電解質シートが柔軟になるため、可とう性を有する全固体二次電池を得ることができる。   Since the support included in the solid electrolyte sheet of the present invention is made of a photosensitive resin, a patterned support can be easily obtained. Thereby, the freedom degree of the thickness of a support body increases. For example, the following effects can be obtained by reducing the thickness of the support. First, it is possible to accumulate more batteries in a limited volume compared to the conventional case, and it is possible to increase the battery capacity. Secondly, since the thickness of the solid electrolyte is also reduced, the internal resistance is lowered. Therefore, the charge / discharge current can be increased. Third, since the solid electrolyte sheet becomes flexible, an all-solid secondary battery having flexibility can be obtained.

感光性樹脂としては、公知のネガ型又はポジ型の感光性樹脂を使用することができる。
厚みの薄い(例えば、10〜300μm)多孔シートを作製する場合は、感光性ポリイミド樹脂を用いると好ましい。より具体的には、特開昭60−100143号公報に記載されているポリアミック酸のカルボキシル基にアミド結合により感光基を導入したネガ型の感光性樹脂、Polymer Engineering And Science, July 1989, Vol 29,964に記載されているフェノール基を持つポリイミド樹脂にナフトキノンジアジドスルホン酸エステルを配合してなるポジ型の感光性樹脂組成物、特開平7−196917号公報記載のネガ型の感光性ポリイミド樹脂等を用いることができる。尚、上記樹脂は、耐熱特性、電気特性及び機械特性に優れる。
上記樹脂からなる薄膜な多孔シートは強靱であり、耐熱性及び電気絶縁性に優れる。
As the photosensitive resin, a known negative type or positive type photosensitive resin can be used.
When producing a thin porous sheet (for example, 10 to 300 μm), it is preferable to use a photosensitive polyimide resin. More specifically, a negative photosensitive resin in which a photosensitive group is introduced into the carboxyl group of polyamic acid by amide bond described in JP-A-60-1000014, Polymer Engineering And Science, July 1989, Vol 29,964 A positive photosensitive resin composition obtained by blending naphthoquinone diazide sulfonic acid ester with a polyimide resin having a phenol group described in JP-A-7-196917, or the like. be able to. The resin is excellent in heat resistance, electrical characteristics and mechanical characteristics.
The thin porous sheet made of the above resin is tough and excellent in heat resistance and electrical insulation.

パターニングは、上記樹脂を平滑な基板に塗布して乾燥し、マスクを介して露光後、現像液を用いて現像する。現像後、乾燥し、得られたパターンを硬化させることにより、パターン化したポリイミド樹脂を得ることができる。なお、本発明の多孔シートは、例えば、ポリイミド前駆体、増感剤、光重合開始剤を含有してなる樹脂組成物、具体的には、特開平7−196917号公報に記載される材料を適宜配合することにより得られる。   In the patterning, the resin is applied to a smooth substrate, dried, exposed through a mask, and developed using a developer. After the development, drying is performed and the obtained pattern is cured, whereby a patterned polyimide resin can be obtained. In addition, the porous sheet of the present invention includes, for example, a resin composition containing a polyimide precursor, a sensitizer, and a photopolymerization initiator, specifically, a material described in JP-A-7-196917. It is obtained by blending appropriately.

厚みの厚い(例えば100〜500μm)多孔シートを作製する場合の感光性樹脂は、不飽和二重結合を有するポリマーを使用することができる。当該ポリマーとしては、例えばセルロース系高分子、ポリアミド、変性ポリビニルアルコール、ポリイソプレン等が挙げられる。また、不飽和二重結合を有さない上記ポリマーを用いる場合は、当該ポリマーをバインダー樹脂とし、これに多官能アクリレートモノマーと光重合開始剤を混合することで、感光性樹脂として使用することもできる。このような樹脂を板状に成形した後、ポジ型又はネガ型のマスクを介してパターニングし、現像液を用いて現像する。現像後、乾燥を行い、多孔シートを得ることができる。具体的な樹脂としては、東洋紡株式会社製のコスモライト、デュポン株式会社製のサイレル、日本ペイント株式会社製のフレキシード等を使用することができる。   A polymer having an unsaturated double bond can be used as the photosensitive resin for producing a thick porous sheet (for example, 100 to 500 μm). Examples of the polymer include cellulosic polymers, polyamides, modified polyvinyl alcohol, and polyisoprene. Moreover, when using the said polymer which does not have an unsaturated double bond, it can also be used as a photosensitive resin by making the said polymer into a binder resin and mixing this with a polyfunctional acrylate monomer and a photoinitiator. it can. After molding such a resin into a plate shape, patterning is performed through a positive or negative mask, and development is performed using a developer. After development, drying can be performed to obtain a porous sheet. As specific resins, Cosmolite manufactured by Toyobo Co., Ltd., Cyrel manufactured by DuPont Co., Ltd., Flex Seed manufactured by Nippon Paint Co., Ltd., and the like can be used.

本発明の固体電解質シートに含まれる支持体の開口率は、好ましくは40〜90%である。これにより、イオン伝導パス阻害を抑え、イオン伝導度が低下を防ぐことができる。尚、開口率とは支持体の一定の面積に対して開口が占める割合を示したものである。
本発明の固体電解質シートに含まれる多孔シート(支持体)は樹脂からなり、パターニング等により開口部を自由に設計できるため、開口率は単純に以下の式から算出することができる。
開口率(%)=開口部面積の和×100/多孔シートの面積
The opening ratio of the support contained in the solid electrolyte sheet of the present invention is preferably 40 to 90%. Thereby, ion conduction path | pass inhibition can be suppressed and a ionic conductivity can prevent a fall. The aperture ratio indicates the ratio of the opening to a certain area of the support.
Since the porous sheet (support) contained in the solid electrolyte sheet of the present invention is made of resin and the opening can be freely designed by patterning or the like, the opening ratio can be simply calculated from the following equation.
Opening ratio (%) = sum of opening area × 100 / area of perforated sheet

本発明の固体電解質シートに用いられる固体電解質は、特に限定されず、有機化合物、無機化合物、又は有機・無機両化合物からなる材料を用いることができ、リチウムイオン電池分野で公知のものが使用できる。特に、硫化物系の無機固体電解質は、イオン伝導度が他の無機化合物より高いことが知られており、特開平4−202024号公報等に記載の無機固体電解質を使用できる。具体的には、LiSとSiS、GeS、P、Bの組合せから成る無機固体電解質に、適宜、LiPOやハロゲン、ハロゲン化合物を添加した無機固体電解質を用いることができる。また、リチウムイオン伝導性が高いことから、硫化リチウムと五硫化二燐、又は硫化リチウムと単体燐及び単体硫黄、さらには硫化リチウム、五硫化二燐、単体燐及び/又は単体硫黄から生成するリチウムイオン伝導性無機固体電解質を使用することが好ましい。混合時における固体電解質の平均粒径は、シート内における分散を考慮すると、0.001μm〜50μmとすることが好ましい。 The solid electrolyte used in the solid electrolyte sheet of the present invention is not particularly limited, and materials composed of organic compounds, inorganic compounds, or both organic and inorganic compounds can be used, and those known in the field of lithium ion batteries can be used. . In particular, sulfide-based inorganic solid electrolytes are known to have higher ionic conductivity than other inorganic compounds, and inorganic solid electrolytes described in JP-A-4-202024 can be used. Specifically, an inorganic solid electrolyte in which Li 3 PO 4 , a halogen, and a halogen compound are appropriately added to an inorganic solid electrolyte composed of a combination of Li 2 S and SiS 2 , GeS 2 , P 2 S 5 , B 2 S 3. Can be used. In addition, since lithium ion conductivity is high, lithium sulfide and diphosphorus pentasulfide, or lithium sulfide and simple phosphorus and simple sulfur, as well as lithium sulfide, diphosphorus pentasulfide, simple phosphorus and / or simple sulfur generated from lithium It is preferable to use an ion conductive inorganic solid electrolyte. The average particle diameter of the solid electrolyte during mixing is preferably 0.001 μm to 50 μm in consideration of dispersion in the sheet.

固体電解質は、本発明の目的を阻害しない範囲内で、バインダーを添加することができる。
バインダーとしては、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂が使用できる。例えば、ポリシロキサン、ポリアルキレングリコール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE樹脂)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、フッ化ビニリデン−ペンタフルオロプロピレン共重合体、プロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体又は前記材料の(Na)イオン架橋体、エチレン−メタクリル酸共重合体又は前記材料の(Na)イオン架橋体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体又は前記材料の(Na)イオン架橋体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体又は前記材料の(Na)イオン架橋体を挙げることができる。
A binder can be added to the solid electrolyte as long as the object of the present invention is not impaired.
As the binder, a thermoplastic resin or a thermosetting resin can be used. For example, polysiloxane, polyalkylene glycol, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer ( FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer ( ETFE resin), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene copolymer, propylene-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene -Chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer Combined or (Na + ) ion crosslinked body of the material, ethylene-methacrylic acid copolymer or (Na + ) ion crosslinked body of the material, ethylene-methyl acrylate copolymer or (Na + ) ion crosslinked of the material Body, ethylene-methyl methacrylate copolymer, or (Na + ) ion-crosslinked body of the material.

この中で好ましいのはポリシロキサン、ポリアルキレングリコール、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、である。
特に、繊維状のポリテトラフルオロエチレンを使用することにより、Liイオン伝導性の高い固体電解質シートが得られるため好ましい。
Among these, polysiloxane, polyalkylene glycol, polyvinylidene fluoride (PVDF), and polytetrafluoroethylene (PTFE) are preferable.
In particular, it is preferable to use fibrous polytetrafluoroethylene because a solid electrolyte sheet having high Li ion conductivity can be obtained.

尚、固体電解質には、さらにイオン性液体等のリチウムイオン伝導性を有する添加剤を配合してもよい。   In addition, you may mix | blend the additive which has lithium ion conductivity, such as an ionic liquid, with a solid electrolyte.

以下、好ましい固体電解質について説明する。
リチウムイオン伝導性無機固体電解質は、硫化リチウムと、五硫化二燐及び/又は、単体燐及び単体硫黄から製造することができる。具体的には、これら原料を溶融反応した後、急冷するか、又は、原料をメカニカルミリング法(以下、MM法と示すことがある。)により処理して得られるリチウム・リン系硫化物ガラスを加熱処理したものである。
Hereinafter, a preferable solid electrolyte will be described.
The lithium ion conductive inorganic solid electrolyte can be produced from lithium sulfide and diphosphorus pentasulfide and / or simple phosphorus and simple sulfur. Specifically, a lithium-phosphorous sulfide glass obtained by melting these raw materials and then rapidly cooling them or treating the raw materials by a mechanical milling method (hereinafter sometimes referred to as MM method) is used. Heat-treated.

LiSは、特に制限なく工業的に入手可能なものが使用できるが、以下に説明するように高純度のものが好ましい。
硫化リチウムは、硫黄酸化物のリチウム塩の総含有量が好ましくは0.15質量%以下、より好ましくは0.1質量%以下であり、かつN−メチルアミノ酪酸リチウムの含有量が好ましくは0.15質量%以下、より好ましくは0.1質量%以下である。硫黄酸化物のリチウム塩の総含有量が0.15質量%以下であると、得られる電解質は、ガラス状電解質(完全非晶質)である。即ち、硫黄酸化物のリチウム塩の総含有量が0.15質量%を越えると、得られる電解質は、最初から結晶化物であり、この結晶化物のイオン伝導度は低い。
さらに、この結晶化物について下記の熱処理を施しても結晶化物には変化がなく、高イオン伝導度のリチウムイオン伝導性無機固体電解質を得ることはできない。
As Li 2 S, those commercially available without particular limitation can be used, but those having high purity are preferable as described below.
Lithium sulfide preferably has a total content of lithium salts of sulfur oxides of 0.15% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or less, and a content of lithium N-methylaminobutyrate is preferably 0. .15% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or less. When the total content of the lithium salt of sulfur oxide is 0.15% by mass or less, the obtained electrolyte is a glassy electrolyte (fully amorphous). That is, when the total content of the lithium salt of sulfur oxide exceeds 0.15% by mass, the obtained electrolyte is a crystallized product from the beginning, and the ionic conductivity of this crystallized product is low.
Furthermore, even if the crystallized product is subjected to the following heat treatment, the crystallized product is not changed, and a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte having a high ion conductivity cannot be obtained.

また、N−メチルアミノ酪酸リチウムの含有量が0.15質量%以下であると、N−メチルアミノ酪酸リチウムの劣化物がリチウム電池のサイクル性能を低下させることがない。
従って、高イオン伝導性電解質を得るためには、不純物が低減された硫化リチウムを用いる必要がある。
Further, when the content of lithium N-methylaminobutyrate is 0.15% by mass or less, the deteriorated product of lithium N-methylaminobutyrate does not deteriorate the cycle performance of the lithium battery.
Therefore, in order to obtain a high ion conductive electrolyte, it is necessary to use lithium sulfide with reduced impurities.

この固体物質で用いられる硫化リチウムの製造法としては、少なくとも上記不純物を低減できる方法であれば特に制限はない。
例えば、以下の方法で製造された硫化リチウムを精製することにより得ることもできる。
以下の製造法の中では、特にa又はbの方法が好ましい。
a.非プロトン性有機溶媒中で水酸化リチウムと硫化水素とを0〜150℃で反応させて水硫化リチウムを生成し、次いでこの反応液を150〜200℃で脱硫化水素化する方法(特開平7−330312号公報)。
b.非プロトン性有機溶媒中で水酸化リチウムと硫化水素とを150〜200℃で反応させ、直接硫化リチウムを生成する方法(特開平7−330312号公報)。
c.水酸化リチウムとガス状硫黄源を130〜445℃の温度で反応させる方法(特開平9−283156号公報)。
The method for producing lithium sulfide used in the solid substance is not particularly limited as long as it is a method that can reduce at least the impurities.
For example, it can also be obtained by purifying lithium sulfide produced by the following method.
Among the following production methods, the method a or b is particularly preferable.
a. A method in which lithium hydroxide and hydrogen sulfide are reacted at 0 to 150 ° C. in an aprotic organic solvent to produce lithium hydrosulfide, and this reaction solution is then desulfurized at 150 to 200 ° C. -330312).
b. A method of directly producing lithium sulfide by reacting lithium hydroxide and hydrogen sulfide at 150 to 200 ° C. in an aprotic organic solvent (Japanese Patent Laid-Open No. 7-330312).
c. A method of reacting lithium hydroxide and a gaseous sulfur source at a temperature of 130 to 445 ° C. (Japanese Patent Laid-Open No. 9-283156).

上記のようにして得られた硫化リチウムの精製方法としては、特に制限はない。好ましい精製法としては、例えば、国際公開WO2005/40039号等が挙げられる。
具体的には、上記のようにして得られた硫化リチウムを、有機溶媒を用い、100℃以上の温度で洗浄する。
洗浄に用いる有機溶媒は、非プロトン性極性溶媒であることが好ましく、さらに、硫化リチウム製造に使用する非プロトン性有機溶媒と洗浄に用いる非プロトン性極性有機溶媒とが同一であることがより好ましい。
洗浄に好ましく用いられる非プロトン性極性有機溶媒としては、例えば、アミド化合物、ラクタム化合物、尿素化合物、有機硫黄化合物、環式有機リン化合物等の非プロトン性の極性有機化合物が挙げられ、単独溶媒、又は混合溶媒として好適に使用することができる。特に、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)は、良好な溶媒に選択される。
There is no restriction | limiting in particular as a purification method of the lithium sulfide obtained as mentioned above. Preferable purification methods include, for example, International Publication No. WO2005 / 40039.
Specifically, the lithium sulfide obtained as described above is washed at a temperature of 100 ° C. or higher using an organic solvent.
The organic solvent used for washing is preferably an aprotic polar solvent, and more preferably, the aprotic organic solvent used for lithium sulfide production and the aprotic polar organic solvent used for washing are the same. .
Examples of the aprotic polar organic solvent preferably used for washing include aprotic polar organic compounds such as amide compounds, lactam compounds, urea compounds, organic sulfur compounds, cyclic organophosphorus compounds, Or it can use suitably as a mixed solvent. In particular, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is selected as a good solvent.

洗浄に使用する有機溶媒の量は特に限定されず、また、洗浄の回数も特に限定されないが、2回以上であることが好ましい。洗浄は、窒素、アルゴン等の不活性ガス下で行うことが好ましい。
洗浄された硫化リチウムを、洗浄に使用した有機溶媒の沸点以上の温度で、窒素等の不活性ガス気流下、常圧又は減圧下で、5分以上、好ましくは約2〜3時間以上乾燥することにより、本発明で用いられる硫化リチウムを得ることができる。
The amount of the organic solvent used for washing is not particularly limited, and the number of times of washing is not particularly limited, but is preferably 2 or more. Cleaning is preferably performed under an inert gas such as nitrogen or argon.
The washed lithium sulfide is dried at a temperature equal to or higher than the boiling point of the organic solvent used for washing for 5 minutes or more, preferably about 2 to 3 hours or more under an inert gas stream such as nitrogen under normal pressure or reduced pressure. Thus, lithium sulfide used in the present invention can be obtained.

は、工業的に製造され、販売されているものであれば、特に限定なく使用することができる。尚、Pに代えて、相当するモル比の単体リン(P)及び単体硫黄(S)を用いることもできる。単体リン(P)及び単体硫黄(S)は、工業的に生産され、販売されているものであれば、特に限定なく使用することができる。 P 2 S 5 can be used without particular limitation as long as it is industrially produced and sold. In place of P 2 S 5 , elemental phosphorus (P) and elemental sulfur (S) in a corresponding molar ratio can also be used. Simple phosphorus (P) and simple sulfur (S) can be used without particular limitation as long as they are industrially produced and sold.

上記硫化リチウムと、五硫化二燐又は単体燐及び単体硫黄の混合モル比は、通常50:50〜80:20、好ましくは60:40〜75:25である。
特に好ましくは、LiS:P=68:32〜74:26(モル比)程度である。
The mixing molar ratio of the lithium sulfide to diphosphorus pentasulfide or simple phosphorus and simple sulfur is usually 50:50 to 80:20, preferably 60:40 to 75:25.
Particularly preferably, it is about Li 2 S: P 2 S 5 = 68: 32 to 74:26 (molar ratio).

リチウム・リン系硫化物ガラスの製造方法としては、溶融急冷法やメカニカルミリング法(MM法)がある。
溶融急冷法による場合、PとLiSを所定量乳鉢にて混合しペレット状にしたものを、カーボンコートした石英管中に入れ真空封入する。所定の反応温度で反応させた後、氷中に投入し急冷することにより、リチウム・リン系硫化物ガラスが得られる。
この際の反応温度は、好ましくは400℃〜1000℃、より好ましくは、800℃〜900℃である。
また、反応時間は、好ましくは0.1時間〜12時間、より好ましくは、1〜12時間である。
上記反応物の急冷温度は、通常10℃以下、好ましくは0℃以下であり、その冷却速度は1〜10000K/sec程度、好ましくは1〜1000K/secである。
As a method for producing lithium / phosphorous sulfide glass, there are a melt quenching method and a mechanical milling method (MM method).
In the case of the melt quenching method, P 2 S 5 and Li 2 S mixed in a predetermined amount in a mortar and pelletized are placed in a carbon-coated quartz tube and vacuum-sealed. Lithium / phosphorous sulfide glass is obtained by reacting at a predetermined reaction temperature and then putting it into ice and quenching.
The reaction temperature at this time is preferably 400 ° C to 1000 ° C, more preferably 800 ° C to 900 ° C.
Moreover, reaction time becomes like this. Preferably it is 0.1 to 12 hours, More preferably, it is 1 to 12 hours.
The quenching temperature of the reaction product is usually 10 ° C. or lower, preferably 0 ° C. or lower, and the cooling rate is about 1 to 10,000 K / sec, preferably 1 to 1000 K / sec.

MM法による場合、PとLiSを所定量乳鉢にて混合し、メカニカルミリング法にて所定時間反応させることにより、リチウム・リン系硫化物ガラスが得られる。
上記原料を用いたメカニカルミリング法は、室温で反応を行うことができる。MM法によれば、室温でガラス状電解質を製造できるため、原料の熱分解が起らず、仕込み組成のガラス状電解質を得ることができるという利点がある。
また、MM法では、ガラス状電解質の製造と同時に、ガラス状電解質を微粉末化できるという利点もある。
MM法は種々の形式を用いることができるが、遊星型ボールミルを使用するのが特に好ましい。
遊星型ボールミルは、ポットが自転回転しながら、台盤が公転回転し、非常に高い衝撃エネルギーを効率良く発生させることができる。
MM法の回転速度及び回転時間は特に限定されないが、回転速度が速いほど、ガラス状電解質の生成速度は速くなり、回転時間が長いほどガラス質状電解質ヘの原料の転化率は高くなる。
このようにして得られた電解質は、ガラス状電解質であり、通常、イオン伝導度は1.0×10−5〜8.0×10−4(S/cm)程度である。
When the MM method is used, a predetermined amount of P 2 S 5 and Li 2 S are mixed in a mortar and reacted for a predetermined time by a mechanical milling method, thereby obtaining a lithium / phosphorous sulfide glass.
The mechanical milling method using the above raw materials can be reacted at room temperature. According to the MM method, since a glassy electrolyte can be produced at room temperature, there is an advantage that a raw material is not thermally decomposed and a glassy electrolyte having a charged composition can be obtained.
Further, the MM method has an advantage that the glassy electrolyte can be made into fine powder simultaneously with the production of the glassy electrolyte.
Although various types of MM methods can be used, it is particularly preferable to use a planetary ball mill.
The planetary ball mill can efficiently generate very high impact energy by rotating the platform while the pot rotates.
Although the rotation speed and rotation time of the MM method are not particularly limited, the faster the rotation speed, the faster the glassy electrolyte production rate, and the longer the rotation time, the higher the conversion rate of the raw material into the glassy electrolyte.
The electrolyte thus obtained is a glassy electrolyte and usually has an ionic conductivity of about 1.0 × 10 −5 to 8.0 × 10 −4 (S / cm).

MM法の条件としては、例えば、遊星型ボールミル機を使用した場合、回転速度を数十〜数百回転/分とし、0.5時間〜100時間処理すればよい。
以上、溶融急冷法及びMM法による硫化物ガラスの具体例を説明したが、温度条件や処理時間等の製造条件は、使用設備等に合わせて適宜調整することができる。
As conditions for the MM method, for example, when a planetary ball mill is used, the rotational speed may be set to several tens to several hundreds of revolutions / minute, and the treatment may be performed for 0.5 hours to 100 hours.
Although specific examples of the sulfide glass by the melt quenching method and the MM method have been described above, manufacturing conditions such as temperature conditions and processing time can be appropriately adjusted according to the equipment used.

その後、得られたリチウム・リン系硫化物ガラスを所定の温度で熱処理し、固体電解質を生成させる。
固体電解質を生成させる熱処理温度は、好ましくは190℃〜340℃、より好ましくは、195℃〜335℃、特に好ましくは、200℃〜330℃である。
190℃より低いと高イオン伝導性の結晶が得られにくい場合があり、340℃より高いとイオン伝導性の低い結晶が生じる恐れがある。
熱処理時間は、190℃以上220℃以下の温度の場合は、3〜240時間が好ましく、特に4〜230時間が好ましい。また、220℃より高く340℃以下の温度の場合は、0.1〜240時間が好ましく、特に0.2〜235時間が好ましく、さらに、0.3〜230時間が好ましい。
熱処理時間が0.1時間より短いと、高イオン伝導性の結晶が得られにくい場合があり、240時間より長いと、イオン伝導性の低い結晶が生じるとなる恐れがある。
このようにして得られたリチウムイオン伝導性無機固体電解質は、通常、イオン伝導度は、7.0×10−4〜5.0×10−3(S/cm)程度である。
Thereafter, the obtained lithium / phosphorous sulfide glass is heat-treated at a predetermined temperature to produce a solid electrolyte.
The heat treatment temperature for generating the solid electrolyte is preferably 190 ° C to 340 ° C, more preferably 195 ° C to 335 ° C, and particularly preferably 200 ° C to 330 ° C.
When the temperature is lower than 190 ° C., it may be difficult to obtain a crystal with high ion conductivity. When the temperature is higher than 340 ° C., a crystal with low ion conductivity may be generated.
In the case of a temperature of 190 ° C. or higher and 220 ° C. or lower, the heat treatment time is preferably 3 to 240 hours, particularly preferably 4 to 230 hours. Moreover, in the case of the temperature higher than 220 degreeC and 340 degrees C or less, 0.1 to 240 hours are preferable, 0.2 to 235 hours are especially preferable, Furthermore, 0.3 to 230 hours are preferable.
If the heat treatment time is shorter than 0.1 hour, it may be difficult to obtain a crystal with high ion conductivity, and if it is longer than 240 hours, a crystal with low ion conductivity may be formed.
The lithium ion conductive inorganic solid electrolyte thus obtained usually has an ionic conductivity of about 7.0 × 10 −4 to 5.0 × 10 −3 (S / cm).

このリチウムイオン伝導性無機固体電解質は、X線回折(CuKα:λ=1.5418Å)において、2θ=17.8±0.3deg,18.2±0.3deg,19.8±0.3deg,21.8±0.3deg,23.8±0.3deg,25.9±0.3deg,29.5±0.3deg,30.0±0.3degに回折ピークを有することが好ましい。
このような結晶構造を有する固体電解質が、極めて高いリチウムイオン伝導性を有する。
This lithium ion conductive inorganic solid electrolyte has 2θ = 17.8 ± 0.3 deg, 18.2 ± 0.3 deg, 19.8 ± 0.3 deg, X-ray diffraction (CuKα: λ = 1.54184), It is preferable to have diffraction peaks at 21.8 ± 0.3 deg, 23.8 ± 0.3 deg, 25.9 ± 0.3 deg, 29.5 ± 0.3 deg, 30.0 ± 0.3 deg.
A solid electrolyte having such a crystal structure has extremely high lithium ion conductivity.

本発明の固体電解質シートは、例えば以下の方法で製造できる。
本発明の固体電解質シートは、固体電解質を溶媒に溶かしスラリー化し、支持体に塗布することで製造できる。
固体電解質のスラリー化に用いる溶媒は、固体電解質の性能に悪影響を与えないものであれば特に限定されないが、例えば非水系溶媒が挙げられる。
非水系溶媒としては、例えば、乾燥ヘプタン、トルエン、ヘキサン、テトラヒドロフラン(THF)、Nメチルピロリドン、アセトニトリル、及びジメトキシエタン、ジメチルカーボネート等の電解液に用いられる溶媒が挙げられ、好ましくは水分含有量が100ppm以下、より好ましくは50ppm以下の溶媒である。
The solid electrolyte sheet of the present invention can be produced, for example, by the following method.
The solid electrolyte sheet of the present invention can be produced by dissolving the solid electrolyte in a solvent to form a slurry and applying it to a support.
The solvent used for slurrying the solid electrolyte is not particularly limited as long as it does not adversely affect the performance of the solid electrolyte, and examples thereof include non-aqueous solvents.
Examples of the non-aqueous solvent include solvents used in electrolyte solutions such as dry heptane, toluene, hexane, tetrahydrofuran (THF), N methylpyrrolidone, acetonitrile, dimethoxyethane, and dimethyl carbonate, and preferably have a water content. The solvent is 100 ppm or less, more preferably 50 ppm or less.

スラリー化した固体電解質を支持体の両面又は片面に塗布する場合の塗布方法としては、厚膜を作製する場合はスライドダイコート、コンマダイコート、コンマリバースコート等を用いることができ、比較的薄い膜の場合はグラビアコート、グラビアリバースコート等を用いることができる。   As a coating method when applying the slurry solid electrolyte to both sides or one side of the support, slide die coating, comma die coating, comma reverse coating, etc. can be used when producing a thick film. In such a case, a gravure coat, a gravure reverse coat or the like can be used.

固体電解質のスラリーを塗布後、乾燥を行う。乾燥には、熱風、ヒーター、高周波等による乾燥装置を用いることができる。乾燥は、固体電解質シートの両面から行ってもよいし、片面から行ってもよい。この時、スラリー中の溶媒の取り除きが不十分にならないように、例えば熱風の場合、温度と風量を最適に調整する必要がある。乾燥した固体電解質シートをそのまま用いることもできるが、さらに加圧して強度を高くすることもできる。加圧には、シートプレスやロールプレス等を用いることできる。加圧時の圧力が低いと固体電解質層の厚さが不均一になるおそれがあり、高いと固体電解質と樹脂からなる支持体を含めて破損するおそれがある。   After applying the solid electrolyte slurry, drying is performed. For drying, a drying device using hot air, a heater, high frequency, or the like can be used. Drying may be performed from both sides of the solid electrolyte sheet or from one side. At this time, for example, in the case of hot air, it is necessary to optimally adjust the temperature and the air volume so that the solvent in the slurry is not sufficiently removed. Although the dried solid electrolyte sheet can be used as it is, it can be further pressurized to increase the strength. For pressurization, a sheet press or a roll press can be used. If the pressure at the time of pressurization is low, the thickness of the solid electrolyte layer may be uneven, and if it is high, the support including the solid electrolyte and the resin may be damaged.

一方、固体電解質をスラリー化せず粉末として用いてシート化する場合には、サンドブラスト法(SB法)、エアロゾルデポジション法(AD法)等により固体電解質を高速で衝突させ支持体の開口に堆積・充填させてもよいし、固体電解質をそのまま溶射してもよい。さらに、不活性ガス中で支持体上に固体電解質の粉末を盛り、支持体下方から吸引して、支持体中に固体電解質を充填することもできる(オートクレーブ法)。また、支持体の両面又は片面に固体電解質の粉末を載せ、プレス機等を用いて加圧して、支持体の開口に充填させてもよい。尚、固体電解質を粉末として用いてシート化する場合、充填効率向上の観点から、固体電解質を充填後、超音波等を印加してもよい。   On the other hand, when a solid electrolyte is used as a powder instead of being slurried, the solid electrolyte is collided at high speed by the sandblast method (SB method), aerosol deposition method (AD method), etc. -It may be filled or the solid electrolyte may be sprayed as it is. Furthermore, the solid electrolyte powder can be placed on the support in an inert gas and sucked from below the support to fill the support with the solid electrolyte (autoclave method). Alternatively, the solid electrolyte powder may be placed on both sides or one side of the support and pressurized using a press or the like to fill the openings of the support. When forming a sheet using the solid electrolyte as a powder, ultrasonic waves or the like may be applied after filling the solid electrolyte from the viewpoint of improving the filling efficiency.

本発明の電極シートは本発明の固体電解質シートの固体電解質を電極材に変えたほかは同じ構造を有する。即ち、電極材及び開口している支持体を含み、電極材が厚さ方向に連続貫通構造を有し、支持体が感光性樹脂からなる。支持体の開口率は好ましくは40〜90%である。   The electrode sheet of the present invention has the same structure except that the solid electrolyte of the solid electrolyte sheet of the present invention is replaced with an electrode material. That is, it includes an electrode material and an open support, the electrode material has a continuous through structure in the thickness direction, and the support is made of a photosensitive resin. The opening ratio of the support is preferably 40 to 90%.

電極材には、正極材と負極材がある。
正極材としては、電池分野において正極活物質として使用されているものが使用できる。例えば、硫化物系では、硫化チタン(TiS)、硫化モリブデン(MoS)、硫化鉄(FeS、FeS)、硫化銅(CuS)及び硫化ニッケル(Ni)等が使用できる。好ましくは、TiSが使用できる。
また、酸化物系では、酸化ビスマス(Bi,BiPb)、酸化銅(CuO)、酸化バナジウム(V13)、コバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、マンガン酸リチウム(LiMnO)等が使用できる。尚、これらを混合して用いることも可能である。好ましくは、コバルト酸リチウムが使用できる。
尚、上記の他にセレン化ニオブ(NbSe)も使用できる。
The electrode material includes a positive electrode material and a negative electrode material.
As a positive electrode material, what is used as a positive electrode active material in the battery field | area can be used. For example, in the sulfide system, titanium sulfide (TiS 2 ), molybdenum sulfide (MoS 2 ), iron sulfide (FeS, FeS 2 ), copper sulfide (CuS), nickel sulfide (Ni 3 S 2 ), and the like can be used. Preferably, TiS 2 can be used.
In the oxide system, bismuth oxide (Bi 2 O 3 , Bi 2 Pb 2 O 5 ), copper oxide (CuO), vanadium oxide (V 6 O 13 ), lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium nickelate ( LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMnO 2 ) and the like can be used. It is also possible to use a mixture of these. Preferably, lithium cobaltate can be used.
In addition to the above, niobium selenide (NbSe 3 ) can also be used.

負極材としては、電池分野において負極活物質として使用されているものが使用できる。例えば、炭素材料、具体的には、人造黒鉛、黒鉛炭素繊維、樹脂焼成炭素、熱分解気相成長炭素、コークス、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、フルフリルアルコール樹脂焼成炭素、ポリアセン、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、天然黒鉛及び難黒鉛化性炭素が挙げられる。又はその混合物でもよい。好ましくは、人造黒鉛である。また、金属リチウム、金属インジウム、金属アルミ又は金属ケイ素の金属自体、又はこれら金属と他の元素又は化合物と組合わせた合金を、負極材として用いることができる。   As a negative electrode material, what is used as a negative electrode active material in the battery field | area can be used. For example, carbon materials, specifically artificial graphite, graphite carbon fiber, resin-fired carbon, pyrolytic vapor-grown carbon, coke, mesocarbon microbeads (MCMB), furfuryl alcohol resin-fired carbon, polyacene, pitch-based carbon Examples include fibers, vapor grown carbon fibers, natural graphite, and non-graphitizable carbon. Or it may be a mixture thereof. Preferably, it is artificial graphite. Moreover, the metal itself of metal lithium, metal indium, metal aluminum, or metal silicon, or the alloy which combined these metals with another element or compound can be used as a negative electrode material.

本発明の電極シートにおいては、電子伝導性に加えてイオン伝導度を向上させるため、極材の粒子同士が密着し、粒子間の接合点や面を多く存在させ、イオン伝導パスをより多く確保することが重要である。そのため、上記電極材に固体電解質シートで使用する固体電解質等のイオン伝導活物質を混合する方法も用いられる。また、極材粒子間の隙間に生じる空間(単位体積における空間体積と極材粒子の体積の割合:空隙率)が少ない程、電極材が密に詰まっており、イオン伝導度は高くなる。   In the electrode sheet of the present invention, in order to improve the ionic conductivity in addition to the electronic conductivity, the particles of the electrode material are in close contact with each other, there are many junctions and surfaces between the particles, and more ion conduction paths are secured. It is important to. Therefore, a method of mixing an ion conductive active material such as a solid electrolyte used in the solid electrolyte sheet with the electrode material is also used. In addition, the smaller the space generated in the gaps between the electrode material particles (the ratio of the volume of the electrode material particles to the volume of the electrode material particles: the porosity), the denser the electrode material is, and the higher the ionic conductivity.

また、上記電極材には、導電補助剤、固体電解質シートで使用する固体電解質を混合してもよい。
導電補助剤は、電子が正極活物質内で円滑に移動するようにするための電気的に導電性を有す物質である。導電補助剤としては特に限定しないが、アセチレンブラック、カーボンブラック、カーボンナノチューブのような導電性物質又はポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロールのような導電性高分子を単独又は混合して用いることができる。
Moreover, you may mix the solid electrolyte used with a conductive support agent and a solid electrolyte sheet with the said electrode material.
The conductive auxiliary agent is a substance having electrical conductivity for allowing electrons to move smoothly in the positive electrode active material. Although it does not specifically limit as a conductive support agent, Conductive substances, such as acetylene black, carbon black, and a carbon nanotube, or conductive polymers, such as polyaniline, polyacetylene, and polypyrrole, can be used individually or in mixture.

電極シートは固体電解質シートと同様に製造できる。   The electrode sheet can be produced in the same manner as the solid electrolyte sheet.

本発明の全固体二次電池は、上述した本発明の固体電解質シート及び電極シートの少なくとも1つを有する。
図2は本発明に係る全固体二次電池の一実施形態を示す概略断面図である。
全固体二次電池2は、正極30及び負極50からなる一対の電極間に電解質40が挟まれている構成を有する。正極30は集電体32と正極シート34からなり、負極50は集電体52と負極シート54からなる。これら34,54は本発明の電極シートである。電解質40は固体電解質シート1からなり、固体電解質シート1は、本発明の固体電解質シートである。
The all solid state secondary battery of the present invention has at least one of the above-described solid electrolyte sheet and electrode sheet of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of an all solid state secondary battery according to the present invention.
The all solid state secondary battery 2 has a configuration in which an electrolyte 40 is sandwiched between a pair of electrodes including a positive electrode 30 and a negative electrode 50. The positive electrode 30 includes a current collector 32 and a positive electrode sheet 34, and the negative electrode 50 includes a current collector 52 and a negative electrode sheet 54. These 34 and 54 are electrode sheets of the present invention. The electrolyte 40 consists of the solid electrolyte sheet 1, and the solid electrolyte sheet 1 is the solid electrolyte sheet of the present invention.

集電体32,52としては、銅、マグネシウム、ステンレス鋼、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、ゲルマニウム、インジウム、リチウム、又は、これらの合金等からなる板状体や箔状体等が使用できる。
集電体32,52は、それぞれ、同一でも異なっていてもよい。例えば、集電体32には銅箔を使用し、集電体52にはアルミニウム箔を使用してもよい。
As the current collectors 32 and 52, a plate or foil made of copper, magnesium, stainless steel, titanium, iron, cobalt, nickel, zinc, aluminum, germanium, indium, lithium, or an alloy thereof, or the like Can be used.
The current collectors 32 and 52 may be the same or different. For example, a copper foil may be used for the current collector 32, and an aluminum foil may be used for the current collector 52.

尚、図2では、正極、負極、固体電解質の全てに本発明のシートを使用したが、正極、負極及び固体電解質の少なくとも1つに本発明のシートを使用してもよい。   In FIG. 2, the sheet of the present invention is used for all of the positive electrode, the negative electrode, and the solid electrolyte, but the sheet of the present invention may be used for at least one of the positive electrode, the negative electrode, and the solid electrolyte.

本発明の全固体二次電池は、上述した本発明の電極シート及び/又は固体電解質シートを貼り合せ、接合することで製造できる。接合する方法としては、各シートを積層し、加圧・圧着する方法や、2つのロール間を通して加圧する方法(roll to roll)等がある。
また、接合面にイオン伝導性を有する活物質や、イオン伝導性を阻害しない接着物質を介して接合してもよい。
接合においては、固体電解質の結晶構造が変化しない範囲で加熱融着してもよい。
The all-solid-state secondary battery of the present invention can be manufactured by laminating and bonding the above-described electrode sheet and / or solid electrolyte sheet of the present invention. As a method of joining, there are a method of laminating each sheet, pressurizing and pressure bonding, a method of pressing through two rolls (roll to roll), and the like.
Moreover, you may join to the joining surface through the active material which has ion conductivity, and the adhesive material which does not inhibit ion conductivity.
In joining, heat fusion may be performed as long as the crystal structure of the solid electrolyte does not change.

本発明の全固体二次電池は、上記の電極シート及び/又は固体電解質シートを接合したことにより実用レベルの全固体電池となる。
また、本発明の電池は薄型化が可能であるため、積層して高出力を得ることができる。さらに、高度の集積が可能である。
The all solid state secondary battery of the present invention becomes a practical level all solid state battery by joining the electrode sheet and / or the solid electrolyte sheet.
Further, since the battery of the present invention can be thinned, it can be stacked to obtain a high output. Furthermore, a high degree of integration is possible.

製造例1(リチウム・リン系硫化物固体電解質の製造)
(1)硫化リチウム(LiS)の製造
硫化リチウムは、特開平7−330312号公報の第1の態様(2工程法)の方法に従って製造した。具体的には、撹拌翼のついた10リットルオートクレーブにN−メチル−2−ピロリドン(NMP)3326.4g(33.6モル)及び水酸化リチウム287.4g(12モル)を仕込み、300rpm、130℃に昇温した。昇温後、液中に硫化水素を3リットル/分の供給速度で2時間吹き込んだ。続いてこの反応液を窒素気流下(200cc/分)昇温し、反応した硫化水素の一部を脱硫化水素化した。昇温するにつれ、上記硫化水素と水酸化リチウムの反応により副生した水が蒸発を始めたが、この水はコンデンサにより凝縮し系外に抜き出した。水を系外に留去すると共に反応液の温度は上昇するが、180℃に達した時点で昇温を停止し、一定温度に保持した。脱硫化水素反応が終了後(約80分)反応を終了し、硫化リチウムを得た。
Production Example 1 (Production of lithium / phosphorous sulfide solid electrolyte)
(1) Production of lithium sulfide (Li 2 S) Lithium sulfide was produced according to the method of the first aspect (two-step method) of JP-A-7-330312. Specifically, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) 3326.4 g (33.6 mol) and lithium hydroxide 287.4 g (12 mol) were charged into a 10 liter autoclave equipped with a stirring blade, and 300 rpm, 130 The temperature was raised to ° C. After the temperature rise, hydrogen sulfide was blown into the liquid at a supply rate of 3 liters / minute for 2 hours. Subsequently, this reaction solution was heated in a nitrogen stream (200 cc / min) to dehydrosulfide a part of the reacted hydrogen sulfide. As the temperature increased, water produced as a by-product due to the reaction between hydrogen sulfide and lithium hydroxide started to evaporate, but this water was condensed by the condenser and extracted out of the system. While water was distilled out of the system, the temperature of the reaction solution rose, but when the temperature reached 180 ° C., the temperature increase was stopped and the temperature was kept constant. After the dehydrosulfurization reaction was completed (about 80 minutes), the reaction was completed to obtain lithium sulfide.

(2)硫化リチウムの精製
上記(1)で得られた500mLのスラリー反応溶液(NMP−硫化リチウムスラリー)中のNMPをデカンテーションした後、脱水したNMP 100mLを加え、105℃で約1時間撹拌した。その温度のままNMPをデカンテーションした。さらにNMP 100mLを加え、105℃で約1時間撹拌し、その温度のままNMPをデカンテーションし、同様の操作を合計4回繰り返した。デカンテーション終了後、窒素気流下230℃(NMPの沸点以上の温度)で硫化リチウムを常圧下で3時間乾燥した。得られた硫化リチウム中の不純物含有量を測定した。
(2) Purification of lithium sulfide After decanting NMP in the 500 mL slurry reaction solution (NMP-lithium sulfide slurry) obtained in (1) above, 100 mL of dehydrated NMP was added and stirred at 105 ° C. for about 1 hour. did. NMP was decanted at that temperature. Further, 100 mL of NMP was added, stirred at 105 ° C. for about 1 hour, NMP was decanted at that temperature, and the same operation was repeated a total of 4 times. After completion of the decantation, lithium sulfide was dried at 230 ° C. (temperature higher than the boiling point of NMP) under a nitrogen stream for 3 hours under normal pressure. The impurity content in the obtained lithium sulfide was measured.

尚、亜硫酸リチウム(LiSO)、硫酸リチウム(LiSO)並びにチオ硫酸リチウム(Li)の各硫黄酸化物、及びN−メチルアミノ酪酸リチウム(LMAB)の含有量は、イオンクロマトグラフ法により定量した。その結果、硫黄酸化物の総含有量は0.13質量%であり、LMABは0.07質量%であった。 Incidentally, lithium sulfite (Li 2 SO 3), the content of each sulfur oxide lithium sulfate (Li 2 SO 4) and lithium thiosulfate (Li 2 S 2 O 3) , and N- methylamino acid lithium (LMAB) Was quantified by ion chromatography. As a result, the total content of sulfur oxides was 0.13% by mass, and LMAB was 0.07% by mass.

(3)リチウムイオン伝導性固体電解質の製造
上記製造例にて製造したLiSとP(アルドリッチ製)を出発原料に用いた。これらを70対30のモル比に調製した混合物を約1gと粒径10mmΦのアルミナ製ボール10ケとを45mLのアルミナ製容器に入れ、遊星型ボールミル(フリッチュ社製:型番P−7)にて、窒素中、室温(25℃)にて、回転速度を370rpmとし、20時間メカニカルミリング処理することで、白黄色の粉末である硫化物系ガラスを得た。
得られた粉末について、粉末X線回折測定を行った(CuKα:λ=1.5418Å)。得られたチャートが、非晶質体特有のブロードな形を示していることから、この粉末がガラス化(非晶質化)していることが確認できた。
(3) Production of lithium ion conductive solid electrolyte Li 2 S and P 2 S 5 (manufactured by Aldrich) produced in the above production example were used as starting materials. About 1 g of a mixture prepared at a molar ratio of 70 to 30 and 10 alumina balls having a particle diameter of 10 mmΦ are placed in a 45 mL alumina container, and a planetary ball mill (manufactured by Fritsch: Model No. P-7) is used. A sulfide-based glass that was a white-yellow powder was obtained by mechanical milling for 20 hours at a rotational speed of 370 rpm at room temperature (25 ° C.) in nitrogen.
Powder X-ray diffraction measurement was performed on the obtained powder (CuKα: λ = 1.5418Å). Since the obtained chart showed a broad shape peculiar to the amorphous body, it was confirmed that this powder was vitrified (amorphized).

この粉末(硫化物系ガラス)を、窒素中にて常温(25℃)〜250℃までの温度範囲で焼成処理を行い、リチウムイオン伝導性固体電解質を作製した。このときの昇温・降温には、各々約3時間を要した。   This powder (sulfide-based glass) was fired in nitrogen at a temperature range from room temperature (25 ° C.) to 250 ° C. to produce a lithium ion conductive solid electrolyte. It took about 3 hours to raise and lower the temperature.

上記にて作製したリチウムイオン伝導性固体電解質について、粉末X線回折測定を行った(CuKα:λ=1.5418Å)。得られたガラスセラミックは、2θ=17.8deg,18.2deg,19.8deg,21.8deg,23.8deg,25.9deg,29.5deg,30.0に回折ピークを有することが確認され、従来から知られている、LiPS、Li、LiPSとは異なる結晶相を有することが確認できた。 The lithium ion conductive solid electrolyte produced above was subjected to powder X-ray diffraction measurement (CuKα: λ = 1.5418Å). The obtained glass ceramic was confirmed to have diffraction peaks at 2θ = 17.8 deg, 18.2 deg, 19.8 deg, 21.8 deg, 23.8 deg, 25.9 deg, 29.5 deg, 30.0, It has been confirmed that it has a crystal phase different from the conventionally known Li 7 PS 6 , Li 4 P 2 S 6 , and Li 3 PS 4 .

この処理により得られたリチウムイオン伝導性固体電解質の、室温(25℃)におけるイオン伝導度は、2.0×10−3Scm−1であった。
尚、イオン伝導度は、作製したガラス粉末(焼成処理前の粉末)を、ペレット状(直径約10mm、厚み約1mm)の成形体に加工し、この成形体について、焼成処理を施しながら測定した。測定は、成形体に電極としてカーボンペーストを塗布したものについて、交流二端子法により行った。
The ion conductivity at room temperature (25 ° C.) of the lithium ion conductive solid electrolyte obtained by this treatment was 2.0 × 10 −3 Scm −1 .
The ionic conductivity was measured while processing the produced glass powder (powder before firing) into a pellet-like (diameter of about 10 mm, thickness of about 1 mm), and subjecting this compact to firing. . The measurement was performed by an alternating current two-terminal method for a molded body in which a carbon paste was applied as an electrode.

製造例2(格子状シートの製造)
ポリイミド前駆体100重量部に対して、光増感剤として、2,6−ビス−(4−ジエチルアミノベンザル)−4−メチルーシクロヘキサノン及び光重合開始剤として、N−フェニルグリシンを0.5〜10重量部加え、塗布可能な状態まで有機溶剤(N−メチル−2−ピロリドン)を適宜加えて樹脂組成物を得た。
尚、上記ポリイミド前駆体は、以下のように合成を行った。まず、撹拌器及び温度計を備えたフラスコ内を窒素ガスで置換する。その後、該フラスコ内に、3,3’−ジアミノベンジジン12.86gとN−メチル−2−ピロリドン200gとを加えた。上記フラスコ内の混合物の温度を10℃以下に保持しながら、さらにイソシアナトエチルメタクリレート18.60gを添加して、3時間常温で撹拌した。さらに、上記フラスコ内に、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル6.00gと、1,3−ビス(3−アミノプロピル)−1,1,3,3,−テトラメチルジシロキサン2.49gとを添加した後、さらに、3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物32.22gをフラスコ内の反応液の温度が40℃を越えないように冷却しながら添加した。添加終了後、室温でフラスコ内の混合物を10時間撹拌して、ポリイミド前駆体を得た。
Production Example 2 (Manufacture of lattice sheet)
With respect to 100 parts by weight of the polyimide precursor, 2,6-bis- (4-diethylaminobenzal) -4-methyl-cyclohexanone as a photosensitizer and 0.5% of N-phenylglycine as a photopolymerization initiator are used. 10 parts by weight was added, and an organic solvent (N-methyl-2-pyrrolidone) was added as appropriate until coating was possible to obtain a resin composition.
The polyimide precursor was synthesized as follows. First, the inside of a flask equipped with a stirrer and a thermometer is replaced with nitrogen gas. Thereafter, 12.86 g of 3,3′-diaminobenzidine and 200 g of N-methyl-2-pyrrolidone were added into the flask. While maintaining the temperature of the mixture in the flask at 10 ° C. or lower, 18.60 g of isocyanatoethyl methacrylate was further added and stirred at room temperature for 3 hours. Furthermore, 6.00 g of 4,4′-diaminodiphenyl ether and 2.49 g of 1,3-bis (3-aminopropyl) -1,1,3,3, -tetramethyldisiloxane were added to the flask. Then, 32.22 g of 3,3′-benzophenonetetracarboxylic acid and 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride were added while cooling so that the temperature of the reaction solution in the flask did not exceed 40 ° C. did. After completion of the addition, the mixture in the flask was stirred at room temperature for 10 hours to obtain a polyimide precursor.

次に離型処理を施した平滑なガラス基板上に厚さが200μmとなるように上記樹脂組成物をキャスト法により塗布し、100〜180℃の温度で30分〜2時間乾燥させた。その後、20μmピッチで、一辺が200μmの開口形状を配置した格子状パターンを有するネガマスクを樹脂表面に密着させ、高圧水銀ランプを用いて100〜3000mJ/cmの紫外線を照射した。
紫外線照射後、水酸化ナトリウム等のアルカリ水溶液を用いて、現像を行い、50〜80℃の温風で15〜30分間、格子状シートを十分に乾燥させた。その後、当該シートを200〜400℃の温度で1〜3時間加熱することにより、イミド化反応を促進させ、パターン化されたポリイミド樹脂の格子状シートを得た。得られたシートを走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察したところ開口率は約80%であった。
Next, the said resin composition was apply | coated by the casting method so that thickness might be set to 200 micrometers on the smooth glass substrate which performed the mold release process, and it was made to dry for 30 minutes-2 hours at the temperature of 100-180 degreeC. Thereafter, a negative mask having a lattice pattern with an opening shape having a pitch of 20 μm and an opening shape having a side of 200 μm was brought into close contact with the resin surface, and ultraviolet rays of 100 to 3000 mJ / cm 2 were irradiated using a high-pressure mercury lamp.
After the ultraviolet irradiation, development was performed using an aqueous alkali solution such as sodium hydroxide, and the grid sheet was sufficiently dried with hot air of 50 to 80 ° C. for 15 to 30 minutes. Then, the imidation reaction was accelerated | stimulated by heating the said sheet | seat at the temperature of 200-400 degreeC for 1-3 hours, and the lattice-shaped sheet | seat of the patterned polyimide resin was obtained. When the obtained sheet was observed using a scanning electron microscope (SEM), the aperture ratio was about 80%.

実施例1
まず、製造例1のリチウムイオン伝導性固体電解質と脱水トルエンを用い、固体電解質の重量百分率が30%のスラリー溶液を調製した。次に、製造例2で作製した厚さ200μmの格子状シートをφ40mmの円形に切り抜いたものを用意した。
格子状シートにスラリー溶液をバーコーターを用いて塗工し、溶媒のトルエンを約70℃で乾燥除去し、固体電解質シートを得た。固体電解質シートをプレス機を用いて約3500kg/cmの圧力で加圧することで、厚さ約310μmの固体電解質シートを得た。
Example 1
First, using the lithium ion conductive solid electrolyte of Production Example 1 and dehydrated toluene, a slurry solution having a solid electrolyte weight percentage of 30% was prepared. Next, a lattice-shaped sheet having a thickness of 200 μm produced in Production Example 2 was cut out into a circular shape of φ40 mm.
The slurry solution was applied to the grid sheet using a bar coater, and the solvent toluene was removed by drying at about 70 ° C. to obtain a solid electrolyte sheet. The solid electrolyte sheet was pressed at a pressure of about 3500 kg / cm 2 using a press to obtain a solid electrolyte sheet having a thickness of about 310 μm.

得られた固体電解質シートのイオン伝導性を交流インピーダンス法(測定周波数:100Hz〜15MHz)により測定したところ、1.76×10−3S/cmであり、格子状シートを含まない製造例1の固体電解質の約88%のイオン伝導性を示した。また、この固体電解質シートは、ピンセットではさんでも周囲が欠けたり、固体電解質シートにひびが入ることなく、容易にハンドリングや移動操作が可能な強度を備えた、自立したシートであった。 When the ionic conductivity of the obtained solid electrolyte sheet was measured by the alternating current impedance method (measurement frequency: 100 Hz to 15 MHz), it was 1.76 × 10 −3 S / cm, and in Production Example 1 not including the lattice sheet It showed an ionic conductivity of about 88% of the solid electrolyte. Further, this solid electrolyte sheet was a self-supporting sheet having a strength that can be easily handled and moved without causing the surroundings to be sandwiched between tweezers or cracking the solid electrolyte sheet.

比較例1
製造例2の格子状シートを用いなかった他は、実施例1と同様にして固体電解質シートの作製工程を進めた。しかし、プレス機での加圧操作後、ペレットを確認したところ、外周部の一部がばらばらになっており、又、ペレットには数本の亀裂(ひび)が生じていた。イオン伝導度を測定するため、ペレットをピンセットで持ち上げようとしたところ、ペレット自体が破損してしまい、イオン伝導度を測定することができなかった。
Comparative Example 1
The manufacturing process of the solid electrolyte sheet was advanced in the same manner as in Example 1 except that the grid sheet of Production Example 2 was not used. However, when the pellet was confirmed after the pressurizing operation with the press, a part of the outer peripheral portion was separated and several cracks were generated in the pellet. In order to measure the ionic conductivity, when trying to lift the pellet with tweezers, the pellet itself was damaged and the ionic conductivity could not be measured.

実施例2
負極材として、カーボングラファイト(TIMCAL製、SFG−15)を用い、また正極材としてコバルト酸リチウム(LiCoO)を用いて、以下のようにしてリチウム電池を作製し、その電池特性を評価した。
Example 2
A lithium battery was produced as follows using carbon graphite (manufactured by TIMCAL, SFG-15) as the negative electrode material, and lithium cobaltate (LiCoO 2 ) as the positive electrode material, and the battery characteristics were evaluated.

製造例1で得られたリチウムイオン伝導性固体電解質とカーボングラファイトとを1:1の質量比で混合し、負極材料とした。
また、コバルト酸リチウムと製造例1で得られたリチウムイオン伝導性固体電解質を8:5の質量比で混合したものを正極材料とした。
上記負極材料(10mg)と正極材料(20mg)を用い、これらの間に実施例1で製造した固体電解質シートを介し3層に成型し、測定セルとした。
The lithium ion conductive solid electrolyte obtained in Production Example 1 and carbon graphite were mixed at a mass ratio of 1: 1 to obtain a negative electrode material.
Moreover, what mixed lithium cobaltate and the lithium ion conductive solid electrolyte obtained by manufacture example 1 by mass ratio of 8: 5 was used as positive electrode material.
Using the negative electrode material (10 mg) and the positive electrode material (20 mg), a three-layer structure was formed between the negative electrode material (10 mg) and the positive electrode material (20 mg), thereby forming a measurement cell.

この測定セルを10μAの定電流で充放電させることにより、電池特性を調べたところ、初期充放電効率は83%であった。また、この電池の作動電位(リチウム金属の標準電極電位を基準(0V)とした場合の正極の電位差)は3.4Vであった。   When the battery characteristics were examined by charging and discharging this measurement cell with a constant current of 10 μA, the initial charge / discharge efficiency was 83%. The operating potential of this battery (potential difference of the positive electrode when the standard electrode potential of lithium metal was used as a reference (0V)) was 3.4V.

本発明の固体電解質シート及び電極シートは、全固体二次電池に使用できる。
本発明の全固体二次電池は、携帯情報端末、携帯電子機器、家庭用小型電力貯蔵装置、モーターを電力源とする自動二輪車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車等の電池として用いることができる。
The solid electrolyte sheet and electrode sheet of the present invention can be used for an all-solid secondary battery.
The all-solid-state secondary battery of the present invention can be used as a battery for a portable information terminal, a portable electronic device, a small electric power storage device for home use, a motorcycle using a motor as a power source, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, or the like.

本発明に係る固体電解質シートに用いる支持体の一実施形態を示す概略上面図である。It is a schematic top view which shows one Embodiment of the support body used for the solid electrolyte sheet which concerns on this invention. 本発明に係る全固体二次電池の一実施形態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows one Embodiment of the all-solid-state secondary battery which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 固体電解質シート
2 全固体二次電池
10 多孔シート
12 連続貫通構造
20 固体電解質
30 正極
32,52 集電体
34 正極シート
40 電解質
50 負極
54 負極シート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid electrolyte sheet 2 All-solid-state secondary battery 10 Porous sheet 12 Continuous penetration structure 20 Solid electrolyte 30 Positive electrode 32,52 Current collector 34 Positive electrode sheet 40 Electrolyte 50 Negative electrode 54 Negative electrode sheet

Claims (3)

固体電解質及び複数の開口を有する支持体を含み、
前記固体電解質が、前記支持体の開口において、厚さ方向に連続貫通構造を有し、
前記支持体が感光性樹脂からなる固体電解質シート。
Including a solid electrolyte and a support having a plurality of openings;
The solid electrolyte has a continuous through structure in the thickness direction at the opening of the support,
A solid electrolyte sheet in which the support is made of a photosensitive resin.
電極材及び複数の開口を有する支持体を含み、
前記電極材が、前記支持体の開口において、厚さ方向に連続貫通構造を有し、
前記支持体が感光性樹脂からなる固体電解質シート。
Including a support having an electrode material and a plurality of openings;
The electrode material has a continuous through structure in the thickness direction at the opening of the support,
A solid electrolyte sheet in which the support is made of a photosensitive resin.
請求項1に記載の固体電解質シート及び請求項2に記載の電極シートの少なくとも1つを含んでなる全固体二次電池。
An all solid state secondary battery comprising at least one of the solid electrolyte sheet according to claim 1 and the electrode sheet according to claim 2.
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