JPWO2012063827A1 - Slurry for all solid state battery, green sheet for all solid state battery, all solid state battery, and method for producing slurry for all solid state battery - Google Patents
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Abstract
全固体電池用スラリーの分散性を高め、表面が平滑な全固体電池用グリーンシートを作製し、電池特性に優れた全固体電池を提供する。少なくとも無機材料と、有機材料と、溶媒とを含有する全固体電池用スラリーにおいて、前記有機材料は、少なくとも15000以上の分子量を有するノニオン系分散剤を含む。An all-solid battery having excellent battery characteristics is provided by improving the dispersibility of the slurry for all-solid batteries and producing a green sheet for all-solid batteries with a smooth surface. In the all-solid-state battery slurry containing at least an inorganic material, an organic material, and a solvent, the organic material includes a nonionic dispersant having a molecular weight of at least 15000 or more.
Description
本発明は、全固体電池用スラリーに関し、さらに詳しくは、高い分散性を有する全固体電池用スラリーに関する。 The present invention relates to an all-solid battery slurry, and more particularly to an all-solid battery slurry having high dispersibility.
また、本発明は、上記全固体電池用スラリーを使用した全固体電池用グリーンシートに関する。 Moreover, this invention relates to the green sheet for all-solid-state batteries which uses the said slurry for all-solid-state batteries.
また、本発明は、上記全固体電池用グリーンシートを使用した全固体電池に関する。 Moreover, this invention relates to the all-solid-state battery which uses the said green sheet for all-solid-state batteries.
さらに、本発明は、全固体電池用スラリーの製造方法に関する。 Furthermore, this invention relates to the manufacturing method of the slurry for all-solid-state batteries.
近年、携帯電話や携帯用パーソナルコンピュータなどの携帯用電子機器の主電源やバックアップ用電源、またハイブリッド自動車(HEV)用電源などに、電池、特に二次電池が広く用いられている。そして、二次電池の中でも、エネルギー密度が高く、充放電可能なリチウムイオン二次電池が広く用いられている。 In recent years, batteries, particularly secondary batteries, have been widely used for main power sources, backup power sources, and hybrid vehicle (HEV) power sources for portable electronic devices such as cellular phones and portable personal computers. Among secondary batteries, lithium ion secondary batteries that have high energy density and can be charged and discharged are widely used.
このようなリチウムイオン二次電池においては、イオンを移動させるための媒体として、炭酸エステルやエーテル系の有機溶媒等にリチウム塩を溶解した有機電解質(電解液)が従来から使用されている。 In such a lithium ion secondary battery, an organic electrolyte (electrolytic solution) in which a lithium salt is dissolved in a carbonate ester or an ether organic solvent has been conventionally used as a medium for transferring ions.
しかしながら、電解液を使用するリチウムイオン二次電池では、予期せぬ事態において、電解液が漏出する危険性が全くないとは断言できない。また、電解液に用いられる有機溶媒等は可燃性物質であるため、電池の安全性をさらに高めることが求められている。 However, in a lithium ion secondary battery using an electrolytic solution, it cannot be asserted that there is no risk of leakage of the electrolytic solution in an unexpected situation. Moreover, since the organic solvent etc. which are used for electrolyte solution are combustible substances, further raising the safety | security of a battery is calculated | required.
そこで、リチウムイオン二次電池の安全性を高めるために、電解質として、有機溶媒系電解液に代えて、固体電解質を用いることが提案されている。特にナシコン(NASICON)構造を有する化合物は、リチウムイオンを高速で伝導することができるイオン伝導体であるため、このような化合物を固体電解質に用いた全固体二次電池の開発が進められている。 Therefore, in order to enhance the safety of the lithium ion secondary battery, it has been proposed to use a solid electrolyte as the electrolyte instead of the organic solvent electrolyte. In particular, since a compound having a NASICON structure is an ionic conductor capable of conducting lithium ions at high speed, development of an all-solid-state secondary battery using such a compound as a solid electrolyte is in progress. .
たとえば、特許文献1(特開2007−5279号公報)には、不燃性の固体電解質を用いてすべての構成要素を固体で構成した全固体リチウム二次電池が提案されている。この全固体リチウム二次電池は、リン酸化合物からなる活物質を含むスラリーをシート成形して得た活物質グリーンシートと、リン酸化合物からなる固体電解質を含むスラリーをシート成形して得た固体電解質グリーンシートを積層し、熱処理して作製されている。使用されるスラリーは、活物質または固体電解質粉末に、バインダーであるポリビニルブチラール樹脂、溶媒である酢酸n−ブチル、および可塑剤であるフタル酸ジブチルを加え、ジルコニアボールと共にボールミルで24時間混合することにより作製されている。 For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-5279) proposes an all-solid lithium secondary battery in which all constituent elements are made of solid using a nonflammable solid electrolyte. This all-solid-state lithium secondary battery is an active material green sheet obtained by sheet-forming a slurry containing an active material made of a phosphoric acid compound, and a solid obtained by sheet-forming a slurry containing a solid electrolyte made of a phosphoric acid compound The electrolyte green sheets are laminated and heat-treated. The slurry used is to add polyvinyl butyral resin as a binder, n-butyl acetate as a solvent, and dibutyl phthalate as a plasticizer to an active material or solid electrolyte powder, and mix with a zirconia ball in a ball mill for 24 hours. It is produced by.
しかしながら、特許文献1のように、活物質や固体電解質等の無機材料に、バインダー、溶媒、可塑剤を加え混合してスラリーを作製した場合、無機材料の分散性が悪く、そのスラリーを用いてグリーンシートを作製した場合、シート表面の平滑性が悪いという問題や、シートの厚さが不均一になるという問題があった。特に、正極層または負極層の少なくとも一方と固体電解質層とが焼結によって接合された全固体電池においては、焼結後の固体電解質層と電極層の界面が、シート表面の平滑性により影響を受け、全固体電池の電池特性が悪くなるという問題があった。
However, as in
そこで、本発明の目的は、高い分散性を有する全固体電池用スラリーを提供することである。 Then, the objective of this invention is providing the slurry for all-solid-state batteries which has high dispersibility.
本発明の全固体電池用スラリーは、少なくとも無機材料と、有機材料と、溶媒とを含有する全固体電池用スラリーであって、前記有機材料は少なくとも15000以上の分子量を有するノニオン系分散剤を含有することを特徴としている。 The slurry for an all-solid battery of the present invention is an all-solid battery slurry containing at least an inorganic material, an organic material, and a solvent, and the organic material contains a nonionic dispersant having a molecular weight of at least 15000 or more. It is characterized by doing.
本発明の全固体電池用スラリーは、15000以上の分子量を有するノニオン系分散剤を含有するため、無機材料表面の活性点の酸塩基性に関わらず無機材料の凝集を立体的に抑制させることができる。そのため、高い分散性を有する全固体電池用スラリーを得ることができる。 Since the slurry for an all-solid battery of the present invention contains a nonionic dispersant having a molecular weight of 15000 or more, the aggregation of the inorganic material can be sterically suppressed regardless of the acid basicity of the active site on the surface of the inorganic material. it can. Therefore, an all-solid battery slurry having high dispersibility can be obtained.
ノニオン系分散剤は、分子内にエーテル結合、エステル結合または側鎖に水酸基を有することが好ましい。 The nonionic dispersant preferably has an ether bond, an ester bond or a hydroxyl group in the side chain in the molecule.
ノニオン系分散剤は、ポリビニルアセタール樹脂、セルロース樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂から選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましい。 The nonionic dispersant preferably contains at least one selected from polyvinyl acetal resin, cellulose resin, acrylic resin, urethane resin, vinyl acetate resin, and polyvinyl alcohol resin.
無機材料は、電極活物質、固体電解質前駆体、固体電解質、導電剤から選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましい。 The inorganic material preferably contains at least one selected from an electrode active material, a solid electrolyte precursor, a solid electrolyte, and a conductive agent.
無機材料は、ナシコン型構造を有する化合物を含有することが好ましい。 The inorganic material preferably contains a compound having a NASICON type structure.
ノニオン系分散剤の含有量は、無機材料100重量部に対し、0.1〜35重量部であることが好ましい。この場合には、無機材料を分散させる効果が十分に得られ、さらに、有機ビヒクルの高粘度化を抑制することができるからである。 The content of the nonionic dispersant is preferably 0.1 to 35 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the inorganic material. In this case, the effect of dispersing the inorganic material is sufficiently obtained, and further, the increase in viscosity of the organic vehicle can be suppressed.
溶媒の含有量は、無機材料100重量部に対し、30〜1000重量部であることが好ましい。この場合には、全固体電池用スラリーの分散性と安定性を両立させることが可能となるからである。 It is preferable that content of a solvent is 30-1000 weight part with respect to 100 weight part of inorganic materials. In this case, it is possible to achieve both the dispersibility and stability of the slurry for an all solid state battery.
また、全固体電池用スラリーに占める溶剤の体積比率は、65%以上85%以下であり、全固体電池用スラリーの粘度が0.1Pa・s以上3.4Pa・s以下であることが好ましい。この場合には、グリーンシートにクラックが発生するのを抑制し、電池特性の良好な全固体電池を作製することが可能となるからである。 The volume ratio of the solvent in the all-solid battery slurry is preferably 65% or more and 85% or less, and the viscosity of the all-solid battery slurry is preferably 0.1 Pa · s or more and 3.4 Pa · s or less. In this case, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the green sheet and to produce an all-solid battery having good battery characteristics.
この場合において、溶媒は、メタノール、エタノール、1−プロパノール、イソプロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール、2−メチル−2−プロパノールなどのアルコール類、n−ヘキサン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、トルエン、酢酸エチレンから選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。 In this case, the solvents are methanol, ethanol, 1-propanol, isopropanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-propanol, 2-methyl-2-propanol and other alcohols, n-hexane, o -It is preferable to contain at least 1 sort (s) selected from xylene, m-xylene, p-xylene, toluene, and ethylene acetate.
また、溶媒は、誘電率6以下の溶媒Aと、溶媒Aと可溶で誘電率が17以上の溶媒Bを含有し、溶媒Aを全溶媒に対して体積比率で1%よりも多く含むようにすることが好ましい。この場合には、スラリー中へのリチウムの溶出を抑制し、かつ、高い分散性を有する全固体電池用スラリー組成物を得ることができ、電池特性の良好な全固体電池を作製することが可能となるからである。 Further, the solvent contains a solvent A having a dielectric constant of 6 or less and a solvent B that is soluble with the solvent A and has a dielectric constant of 17 or more, and the solvent A contains more than 1% by volume with respect to the total solvent. It is preferable to make it. In this case, it is possible to obtain a slurry composition for an all-solid battery that suppresses elution of lithium into the slurry and has high dispersibility, and it is possible to produce an all-solid battery with good battery characteristics. Because it becomes.
この場合において、溶媒Aは、n−ヘキサン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、トルエン、酢酸エチレンから選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。 In this case, the solvent A preferably contains at least one selected from n-hexane, o-xylene, m-xylene, p-xylene, toluene, and ethylene acetate.
溶媒Bは、メタノール、エタノール、1−プロパノール、イソプロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール、2−メチル−2−プロパノールから選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。 The solvent B preferably contains at least one selected from methanol, ethanol, 1-propanol, isopropanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-propanol, and 2-methyl-2-propanol.
溶媒Aの体積比率は、全溶媒に対して10%以上であることが好ましい。 The volume ratio of the solvent A is preferably 10% or more with respect to the total solvent.
また、無機材料の体積平均粒径は0.5μm以上5μm以下であり、90体積%の平均粒径は0.5μm以上20μm以下であることが好ましい。この場合には、より高い分散性を有する全固体電池用スラリーを得ることができ、電池特性の良好な全固体電池を作製することが可能となるからである。 The volume average particle diameter of the inorganic material is preferably 0.5 μm or more and 5 μm or less, and the 90 volume% average particle diameter is preferably 0.5 μm or more and 20 μm or less. In this case, an all-solid battery slurry having higher dispersibility can be obtained, and an all-solid battery having good battery characteristics can be produced.
この場合において、無機材料の99体積%の平均粒径は、0.5μm以上20μm以下であることが好ましい。 In this case, the average particle size of 99 volume% of the inorganic material is preferably 0.5 μm or more and 20 μm or less.
また、有機材料は、ノニオン系分散剤である高分子材料C、およびノニオン系には限られない高分子材料Dを含有し、高分子材料Cが高分子材料Dよりも先に混合され、高分子材料Dの平均重合度が高分子材料Cの平均重合度より高く、溶解性パラメータSP値の差が5.0以下であることが好ましい。この場合には、より高い分散性を有する全固体電池用スラリーを得ることができ、電池特性の良好な全固体電池を作製することが可能となるからである。 In addition, the organic material contains a polymer material C that is a nonionic dispersant and a polymer material D that is not limited to a nonionic dispersant, and the polymer material C is mixed before the polymer material D, The average degree of polymerization of the molecular material D is preferably higher than the average degree of polymerization of the polymer material C, and the difference in solubility parameter SP value is preferably 5.0 or less. In this case, an all-solid battery slurry having higher dispersibility can be obtained, and an all-solid battery having good battery characteristics can be produced.
この場合において、高分子材料Cの平均重合度は、100以上400以下であることが好ましい。 In this case, the average degree of polymerization of the polymer material C is preferably 100 or more and 400 or less.
高分子材料Cと前記高分子材料Dとは、同一の構造単位を含むことが好ましい。 The polymer material C and the polymer material D preferably include the same structural unit.
高分子材料Cの添加量は、無機材料100重量部に対し、0.1〜20重量部であることが好ましい。 The addition amount of the polymer material C is preferably 0.1 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the inorganic material.
上述した全固体電池用スラリーを用いて、全固体電池用グリーンシートを作製することができる。この場合には、全固体電池用グリーンシートは、シートの表面の平滑性が優れるとともに、シートの厚さが均一になる。 An all-solid battery green sheet can be produced using the all-solid battery slurry described above. In this case, the green sheet for an all-solid battery has excellent sheet surface smoothness and a uniform sheet thickness.
また、上述した全固体電池用グリーンシートを用いて、正極層、負極層、固体電解質層を作製し、正極層と負極層とを固体電解質層を介して積層一体化させ、焼成して、全固体電池用を作製することができる。この場合には、グリーンシートの表面の平滑性が優れているため、焼結後の固体電解質層と電極層の界面が、焼結によって密接に接合され、層間剥離やクラックの発生を抑制することができるため、全固体電池の電池特性も優れたものとなる。 Further, using the above-described green sheet for an all-solid battery, a positive electrode layer, a negative electrode layer, and a solid electrolyte layer are produced, and the positive electrode layer and the negative electrode layer are laminated and integrated through the solid electrolyte layer, and fired. A solid battery can be manufactured. In this case, since the smoothness of the surface of the green sheet is excellent, the interface between the solid electrolyte layer and the electrode layer after sintering is closely joined by sintering, thereby suppressing delamination and cracking. Therefore, the battery characteristics of the all solid state battery are also excellent.
本発明の全固体電池用スラリーの製造方法は、少なくとも無機材料と有機材料と溶媒とを含有する全固体電池用スラリーの製造方法であって、有機材料と、無機材料と、溶媒とを準備する工程と、有機材料と無機材料と溶剤とを混合しスラリーを得るスラリー作製工程を有しており、前記有機材料は、少なくとも15000以上の分子量を有するノニオン系分散剤を含んでいることを特徴としている。 The manufacturing method of the slurry for all-solid-state batteries of this invention is a manufacturing method of the slurry for all-solid-state batteries containing an inorganic material, an organic material, and a solvent at least, Comprising: An organic material, an inorganic material, and a solvent are prepared. And a step of preparing a slurry by mixing an organic material, an inorganic material, and a solvent to obtain a slurry, and the organic material contains a nonionic dispersant having a molecular weight of at least 15000 or more. Yes.
さらに、本発明の全固体電池用スラリーの製造方法は、有機材料と、無機材料と、溶媒とを準備する工程と、有機材料と無機材料と溶媒とを混合し混合物を得る混合工程と、前記、混合工程で得た混合物と、他の有機材料を混合しスラリーを得るスラリー作製工程とを有し、前記有機材料は、少なくとも15000以上の分子量を有するノニオン系分散剤を含み、前記他の有機材料は、少なくともバインダーを含んでいることが好ましい。 Furthermore, the method for producing the slurry for an all-solid battery of the present invention includes a step of preparing an organic material, an inorganic material, and a solvent, a mixing step of mixing the organic material, the inorganic material, and the solvent to obtain a mixture, The mixture obtained in the mixing step and a slurry preparation step of mixing another organic material to obtain a slurry, wherein the organic material contains a nonionic dispersant having a molecular weight of at least 15000 or more, and the other organic The material preferably contains at least a binder.
さらに、本発明の全固体電池用スラリーの製造方法は、有機材料と、無機材料と、溶媒とを準備する工程と、無機材料と溶媒とを混合し混合物を得る混合工程と、有機材料と溶媒とを混合し有機ビヒクルを作製する有機ビヒクル作製工程と、前記混合物と前記有機ビヒクルとを混合する第2の混合工程とを有し、前記有機材料は、少なくとも15000以上の分子量を有するノニオン系分散剤を含むものとすることができる。 Furthermore, the manufacturing method of the slurry for an all-solid-state battery of the present invention includes a step of preparing an organic material, an inorganic material, and a solvent, a mixing step of mixing the inorganic material and the solvent to obtain a mixture, and the organic material and the solvent. A nonionic dispersion having a molecular weight of at least 15000 or more, and a second mixing step of mixing the mixture and the organic vehicle. An agent can be included.
本発明によれば、高い分散性を有する全固体電池用スラリーを得ることができ、電池特性の良好な全固体電池を作製することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the slurry for all-solid-state batteries which has high dispersibility can be obtained, and it becomes possible to produce the all-solid-state battery with favorable battery characteristics.
以下において、本発明を実施するための形態について説明する。ここで述べる発明の実施形態は本発明を実施するための一例であり、ここに記述されている方法、形態に何ら限定されるものではない。
[第1実施形態]
本発明の全固体電池用スラリーは、少なくとも、無機材料と、有機材料と、溶媒とを含有する。有機材料の1種として15000以上の分子量を有するノニオン系分散剤を有する。前記分散剤は分散効果を有する分子量15000以上のノニオン系有機材料であれば特に限定されず、分子内にエーテル結合、エステル結合または側鎖に水酸基を有することが好ましい。具体的には、ポリビニルアセタール樹脂、セルロース樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂から選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましい。Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described. The embodiment of the invention described here is an example for carrying out the present invention, and is not limited to the method and form described here.
[First Embodiment]
The slurry for an all-solid battery of the present invention contains at least an inorganic material, an organic material, and a solvent. One type of organic material has a nonionic dispersant having a molecular weight of 15000 or more. The dispersing agent is not particularly limited as long as it is a nonionic organic material having a molecular weight of 15000 or more having a dispersing effect, and preferably has an ether bond, an ester bond or a side chain in the molecule. Specifically, it is preferable to contain at least one selected from polyvinyl acetal resin, cellulose resin, acrylic resin, urethane resin, vinyl acetate resin, and polyvinyl alcohol resin.
本発明の全固体電池用スラリーは、分散剤と無機材料と溶媒とを混合して得られる。さらに、バインダーや可塑剤などの各種添加剤を混合しても良い。バインダーを添加する際、分散剤と無機材料と溶媒とを混合して混合物を作製し、前記混合物とバインダーとを混合すると良い。この場合、バインダーの凝集を抑制することが可能であり、高分散性の全固体電池用スラリーを得ることができる。 The slurry for an all-solid battery of the present invention is obtained by mixing a dispersant, an inorganic material, and a solvent. Further, various additives such as a binder and a plasticizer may be mixed. When the binder is added, a dispersant, an inorganic material, and a solvent are mixed to prepare a mixture, and the mixture and the binder are mixed. In this case, aggregation of the binder can be suppressed, and a highly dispersible slurry for an all-solid battery can be obtained.
なお、前記無機材料、溶媒、バインダー等は特に限定されない。無機材料としては、電極活物質、固体電解質前駆体、固体電解質、導電剤や焼結助剤等が挙げられる。溶媒は有機溶媒でも水系溶媒でも良く、二次電池の要求特性、生産性等を考慮し、任意に設定することができる。 In addition, the said inorganic material, a solvent, a binder, etc. are not specifically limited. Examples of the inorganic material include an electrode active material, a solid electrolyte precursor, a solid electrolyte, a conductive agent and a sintering aid. The solvent may be an organic solvent or an aqueous solvent, and can be arbitrarily set in consideration of required characteristics and productivity of the secondary battery.
本発明の実施形態に係る電池積層体の模式的な断面図を図1に示す。 FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a battery stack according to an embodiment of the present invention.
電池積層体10は、固体電解質を含む固体電解質層12と、負極層11と、正極層13と、を備えている。負極層11と正極層13は、固体電解質層12を介して互いに対向する位置に設けられている。そして、負極層11または正極層13の少なくとも一方と固体電解質層12とが焼成され接合されている。なお、図示していないが、固体電解質層12に接しない正極層13の面に集電体層が配置されていても良く、固体電解質層12に接しない負極層11の面に集電体層が配置されていても良い。
The
前記固体電解質層12を作製するための全固体電池用スラリー(固体電解質スラリー)は、無機材料として固体電解質を含有する。
The all-solid-state battery slurry (solid electrolyte slurry) for producing the
また、前記正極層13を作製するための全固体電池用スラリー(正極スラリー)は、無機材料として少なくとも正極活物質を含有し、さらに固体電解質や導電剤を含有していても良い。
Moreover, the slurry for an all-solid battery (positive electrode slurry) for producing the
また、前記負極層11を作製するための全固体電池用スラリー(負極スラリー)は、無機材料として少なくとも負極活物質を含有し、さらに固体電解質や、金属材料や炭素材料などの導電剤を含有していても良い。
The all-solid battery slurry (negative electrode slurry) for producing the
前記固体電解質には、例えば、イオン伝導性を有し、電子伝導性が無視できるほど小さい材料を用いる。固体電解質の例としては、ハロゲン化リチウム、窒化リチウム、リチウム酸素酸塩、及びこれらの誘導体が挙げられる。また、リン酸リチウム(Li3PO4)等のLi−P−O系化合物、リン酸リチウムに窒素を混ぜたLIPON(LiPO4-xNx)、Li4SiO4等のLi−Si−O系化合物、Li−P−Si−O系化合物、Li−V−Si−O系化合物、ペロブスカイト構造を有するLa0.51Li0.35TiO2.94、La0.55Li0.35TiO3、Li3xLa2/3-xTiO3等のペロブスカイト系化合物、Li、La、Zrを有するガーネット型構造を有する化合物が挙げられるが、特に、ナシコン型構造を有する化合物を含んでいることが好ましい。ナシコン型構造を有する化合物の組成はLixMy(PO4)3(x=1〜2、y=1〜2、M=Ti、Ge、Al、Ga、Zrの少なくとも1つを含む)で表され、Pの一部がB、Si等で置換されていても良い。ナシコン型構造を有する化合物の例としては、例えばLi1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3やLi1.2Al0.2Ti1.8(PO4)3が挙げられる。For the solid electrolyte, for example, a material having ionic conductivity and small electronic conductivity can be used. Examples of the solid electrolyte include lithium halide, lithium nitride, lithium oxyacid salt, and derivatives thereof. Further, Li-PO compounds such as lithium phosphate (Li 3 PO 4), LIPON mixed with nitrogen lithium phosphate (LiPO 4-x N x) , Li-SiO , such as Li 4 SiO 4 Compounds, Li-P-Si-O compounds, Li-V-Si-O compounds, La 0.51 Li 0.35 TiO 2.94 having a perovskite structure, La 0.55 Li 0.35 TiO 3 , Li 3x La 2 / 3-x TiO 3 and the like, and compounds having a garnet-type structure having Li, La, and Zr are mentioned, and it is particularly preferable that a compound having a nasicon-type structure is included. NASICON-type composition Li x M y (PO 4) structure compounds having 3 (x = 1~2, y = 1~2 , M = Ti, Ge, Al, Ga, comprising at least one of Zr) And a part of P may be substituted with B, Si or the like. Examples of the compound having a NASICON type structure include Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 (PO 4 ) 3 and Li 1.2 Al 0.2 Ti 1.8 (PO 4 ) 3 .
負極層11に含まれる負極活物質の種類は特に限定されない。負極活物質としては、黒鉛−リチウム化合物、Li−Al等のリチウム合金、Li3V2(PO4)3やLi3Fe2(PO4)3等のナシコン型のリチウム含有リン酸化合物、Li4Ti5O12、Ti、Nb、W、Si、Sn、Cr、Fe、Moからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素の酸化物等を用いても良い。具体的には、酸化チタン、酸化シリコン、酸化ニオブ、酸化錫、酸化クロム、酸化鉄、酸化モリブデンからなる群より選ばれる少なくとも一種の酸化物を含んでいることが好ましい。かかる酸化物は、重量当たりの容量が大きく、Liに対する電位が低い。そのため、容量密度が大きく、電池電圧が高くなり、エネルギー密度の高い全固体電池を得ることができる。The kind of negative electrode active material contained in the
正極層13に含まれる正極活物質の種類は特に限定されない。正極活物質の例としては、LiCoO2、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2等の層状化合物、LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4等のスピネル材料、LiFePO4、LiMnPO4、LiCoPO4、LiNiPO4、Li3V2(PO4)3等のリン含有化合物が挙げられる。The kind of positive electrode active material contained in the
負極層11および正極層13はナシコン型固体電解質を含んでいることが好ましい。固体電解質層12にナシコン型固体電解質を含んでいる場合、負極層11および正極層13と固体電解質層12とが焼成によって接合されやすくなるためである。
The
負極層11または正極層13の少なくとも一方と固体電解質層12とは、複数のグリーンシートを積層して積層体を形成し、積層体を焼成することにより接合されていることが好ましい。この場合、負極層11または正極層13の少なくとも一方と固体電解質層12とを一体的に焼成して接合することができるため、より安価に全固体電池を作製することが可能であるためである。
At least one of the
本発明に係る全固体電池は、一例として、以下のように製造される。 The all solid state battery according to the present invention is manufactured as follows as an example.
まず、無機材料として、電極活物質の材料と固体電解質の材料を用意する。この時、電極活物質が二種以上の元素の酸化物を含む場合には、各々の元素の酸化物を混合した材料を用意すれば良い。また、固体電解質がナシコン型固体電解質を含んでいる場合には、ナシコン型固体電解質の材料を用意する。例えばLi1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3とLi1.2Al0.2Ti1.8(PO4)3等、異なる組成のナシコン型固体電解質を混合した材料を用いても良い。また、ナシコン型固体電解質の材料には、ナシコン型固体電解質の結晶相を含む材料や、ナシコン型固体電解質の結晶相を析出するガラス材料を用いても良い。First, as an inorganic material, an electrode active material and a solid electrolyte material are prepared. At this time, in the case where the electrode active material contains oxides of two or more elements, a material in which oxides of the respective elements are mixed may be prepared. When the solid electrolyte includes a NASICON solid electrolyte, a material for the NASICON solid electrolyte is prepared. For example, a material obtained by mixing NASICON solid electrolytes having different compositions such as Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 (PO 4 ) 3 and Li 1.2 Al 0.2 Ti 1.8 (PO 4 ) 3 may be used. Further, as the material for the NASICON solid electrolyte, a material containing a crystal phase of the NASICON solid electrolyte or a glass material on which the crystal phase of the NASICON solid electrolyte is deposited may be used.
なお、前記無機材料の体積平均粒径は、0.5μm以上5μm以下であり、90体積%の平均粒径が0.5μm以上20μm以下であることが好ましい。この場合には、全固体電池用スラリー中での無機材料の凝集や沈降を抑制し、無機材料が高い分散性を維持したままの状態で、スラリーを安定化させることできるからである。無機材料の体積平均粒径が5μmを超えると、スラリーの分散性が時間と共に低下する。また、無機材料の90体積%の平均粒径が20μmを超えると、粗粒が沈降しやすくなる。また、粗粒の沈降を抑制しスラリーの分散性を更に安定化させるため、前記無機材料の99体積%の平均粒径が0.5μm以上20μm以下であることがより好ましい。 The volume average particle diameter of the inorganic material is preferably 0.5 μm or more and 5 μm or less, and the 90 volume% average particle diameter is preferably 0.5 μm or more and 20 μm or less. In this case, it is possible to suppress the aggregation and sedimentation of the inorganic material in the all-solid battery slurry, and to stabilize the slurry while the inorganic material maintains high dispersibility. When the volume average particle size of the inorganic material exceeds 5 μm, the dispersibility of the slurry decreases with time. Moreover, when the average particle diameter of 90 volume% of an inorganic material exceeds 20 micrometers, it will become easy to settle a coarse grain. Moreover, in order to suppress the sedimentation of coarse particles and further stabilize the dispersibility of the slurry, it is more preferable that the 99% by volume average particle size of the inorganic material is 0.5 μm or more and 20 μm or less.
ここで、体積平均粒径は、粒度分布の積算50%粒子径であり、90体積%の平均粒径は、粒度分布の積算90%粒子径である。無機材料の粒子径測定は、レーザー回折散乱型粒度分布測定装置で測定できる。なお、前記無機材料の種類、溶媒は特に限定されない。無機材料としては、電極活物質、固体電解質前駆体、固体電解質、導電剤や焼結助剤等が挙げられる。溶媒は有機溶媒でも水系溶媒でもよく、全固体電池の要求特性、生産性等を考慮し、任意に設定することができる。 Here, the volume average particle diameter is an integrated 50% particle diameter of the particle size distribution, and the 90 volume% average particle diameter is an integrated 90% particle diameter of the particle size distribution. The particle size of the inorganic material can be measured with a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device. In addition, the kind of said inorganic material and a solvent are not specifically limited. Examples of the inorganic material include an electrode active material, a solid electrolyte precursor, a solid electrolyte, a conductive agent and a sintering aid. The solvent may be an organic solvent or an aqueous solvent, and can be arbitrarily set in consideration of required characteristics, productivity, and the like of an all-solid battery.
次に、本発明のスラリーの製造方法に従い、固体電解質層、正極層及び負極層の各々のスラリーを調製する。例えば、まず有機材料と溶媒とを混合し、有機ビヒクルを作製する。固体電解質層を形成するための固体電解質スラリーの作製方法の一例としては、固体電解質と溶媒を混合し混合物を作製する。次いで、前記混合物と前記有機ビヒクルを混合する。また、正極層や負極層を形成するためのスラリーの作製方法としては、固体電解質の他、正極活物質または負極活物質、導電剤などを混合し混合物を作製し、混合物に有機ビヒクルを加え混合することによりスラリーを作製する。 Next, according to the manufacturing method of the slurry of this invention, each slurry of a solid electrolyte layer, a positive electrode layer, and a negative electrode layer is prepared. For example, first, an organic material and a solvent are mixed to produce an organic vehicle. As an example of a method for producing a solid electrolyte slurry for forming a solid electrolyte layer, a solid electrolyte and a solvent are mixed to produce a mixture. Next, the mixture and the organic vehicle are mixed. As a method for preparing a slurry for forming a positive electrode layer or a negative electrode layer, a positive electrode active material, a negative electrode active material, a conductive agent or the like is mixed in addition to a solid electrolyte to prepare a mixture, and an organic vehicle is added to the mixture and mixed. Thus, a slurry is prepared.
上記溶媒としては、水、シクロペンタン、シクロヘキサンなどの環状脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;エチルメチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、γ−ブチロラクトン、ε−カプロラクトンなどのエステル類;アセトニトリル、プロピオニトリルなどのアシロニトリル類;テトラヒドロフラン、エチレングリコールジエチルエーテルなどのエーテル類:メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテルなどのアルコール類;N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミドなどのアミド類があげられる。これらの溶媒は、単独または2種以上を混合して、乾燥速度や環境上の観点から適宜選択して用いることができる。なお、上記有機ビヒクルを作製する際に使用する溶媒と、上記混合物を作製する際にしようする溶媒とは異なっていても良いが、同じ溶媒を用いることが好ましい。 Examples of the solvent include water, cycloaliphatic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; ketones such as ethyl methyl ketone and cyclohexanone; ethyl acetate, butyl acetate, and γ-butyrolactone. Esters such as, ε-caprolactone; acylonitriles such as acetonitrile and propionitrile; ethers such as tetrahydrofuran and ethylene glycol diethyl ether: alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol, and ethylene glycol monomethyl ether; N -Amides such as methylpyrrolidone and N, N-dimethylformamide. These solvents may be used alone or in admixture of two or more and appropriately selected from the viewpoint of drying speed and environment. In addition, although the solvent used when manufacturing the said organic vehicle may differ from the solvent used when manufacturing the said mixture, it is preferable to use the same solvent.
なお、全固体電池用スラリーに占める溶媒の体積比率は、65%以上85%以下で、かつ、前記全固体電池用スラリーの粘度が0.1Pa・s以上3.4Pa・s以下であることが好ましい。前記全固体電池用スラリーに占める前記溶媒の体積比率が65%以上85%以下であり、前記全固体電池用スラリーの粘度が0.1Pa・s以上3.4Pa・s以下とすることにより、基材上に塗布したスラリーを乾燥する際に、基材上のスラリー内部に生じるスラリーの対流を抑制でき、クラックの発生を抑制することが可能となる。前記全固体電池用スラリーの粘度が0.1Pa・s以下の場合、基材上にスラリーを塗布することが難しく、前記全固体電池用スラリーの粘度が3.4Pa・s以上の場合、スラリー中における無機材料の分散性が低下し、グリーンシート表面に凹凸が発生する。 The volume ratio of the solvent in the all-solid battery slurry is 65% or more and 85% or less, and the viscosity of the all-solid battery slurry is 0.1 Pa · s or more and 3.4 Pa · s or less. preferable. The volume ratio of the solvent in the all-solid battery slurry is 65% or more and 85% or less, and the viscosity of the all-solid battery slurry is 0.1 Pa · s or more and 3.4 Pa · s or less. When the slurry applied on the material is dried, the convection of the slurry generated inside the slurry on the substrate can be suppressed, and the generation of cracks can be suppressed. When the all-solid battery slurry has a viscosity of 0.1 Pa · s or less, it is difficult to apply the slurry on the substrate, and when the all-solid battery slurry has a viscosity of 3.4 Pa · s or more, As a result, the dispersibility of the inorganic material decreases, and irregularities occur on the surface of the green sheet.
スラリーに占める溶媒の体積比率[%]は、スラリーに占める溶媒の体積比率[%]=溶媒の体積[cc]÷スラリーの体積[cc]により算出できる。ここで、スラリーの体積[cc]=無機材料の体積[cc]+有機材料の体積[cc]+溶媒の体積[cc]である。 The volume ratio [%] of the solvent in the slurry can be calculated by the volume ratio [%] of the solvent in the slurry = the volume of the solvent [cc] ÷ the volume of the slurry [cc]. Here, the volume of the slurry [cc] = the volume of the inorganic material [cc] + the volume of the organic material [cc] + the volume of the solvent [cc].
なお、全固体電池用スラリーに占める溶媒の体積比率を、65%以上85%以下とし、かつ、前記全固体電池用スラリーの粘度が0.1Pa・s以上3.4Pa・s以下とするにあたっては、溶媒は、メタノール、エタノール、1−プロパノール、イソプロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール、2−メチル−2−プロパノールなどのアルコール類、n−ヘキサン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、トルエン、酢酸エチレンから選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。 In setting the volume ratio of the solvent in the all-solid battery slurry to 65% to 85% and the viscosity of the all-solid battery slurry to 0.1 Pa · s to 3.4 Pa · s. , Solvents include alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, isopropanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-propanol, 2-methyl-2-propanol, n-hexane, o-xylene, It is preferable to include at least one selected from m-xylene, p-xylene, toluene, and ethylene acetate.
次に、固体電解質層、正極層及び負極層の各々のスラリーを成形してグリーンシートを作製する。成形方法は特に限定されないが、例えばダイコーター、コンマコーター等の公知の塗工機を用いた方法や、スクリーン印刷法等が挙げられる。 Next, each of the solid electrolyte layer, the positive electrode layer, and the negative electrode layer is formed into a green sheet. Although a shaping | molding method is not specifically limited, For example, the method using well-known coating machines, such as a die coater and a comma coater, a screen printing method, etc. are mentioned.
次に、固体電解質層、正極層及び負極層のグリーンシートを積層して積層体を形成する。積層方法は特に限定されないが、例えば熱間等方圧プレス(HIP)法、冷間等方圧プレス(CIP)法、静水圧プレス(WIP)法が挙げられる。 Next, the green sheets of the solid electrolyte layer, the positive electrode layer, and the negative electrode layer are laminated to form a laminate. The lamination method is not particularly limited, and examples thereof include a hot isostatic press (HIP) method, a cold isostatic press (CIP) method, and a hydrostatic press (WIP) method.
次に、積層体を焼成する。焼成により、正極層及び負極層と固体電解質層とが接合される。 Next, the laminate is fired. The positive electrode layer and the negative electrode layer are joined to the solid electrolyte layer by firing.
最後に、焼成した積層体を例えばコインセル内に封止する。封止方法は特に限定されない。例えば、焼成後の積層体を樹脂で封止しても良い。また、Al2O3等の絶縁性を有する絶縁体ペーストを積層体の周囲に塗布あるいはディップして、これを熱処理することにより封止しても良い。Finally, the fired laminate is sealed in, for example, a coin cell. The sealing method is not particularly limited. For example, you may seal the laminated body after baking with resin. Alternatively, insulating paste such as Al 2 O 3 may be applied or dipped around the laminated body and sealed by heat treatment.
なお、正極層や負極層から効率的に電流を引き出すため、集電体層として正極層や負極層の上に金属層等の導電層を形成しても良い。導電層の形成方法は、例えばスパッタリング法が挙げられる。また、金属ペーストを塗布あるいはディップして、これを熱処理しても良い。
[第2実施形態]
第2実施形態は、上述した第1実施形態の構成の一部に変更を加えた。Note that a conductive layer such as a metal layer may be formed on the positive electrode layer or the negative electrode layer as the current collector layer in order to efficiently draw current from the positive electrode layer or the negative electrode layer. Examples of the method for forming the conductive layer include a sputtering method. Alternatively, a metal paste may be applied or dipped and heat treated.
[Second Embodiment]
In the second embodiment, a part of the configuration of the first embodiment described above is changed.
具体的には、溶媒に、次の2種類の溶媒Aと溶媒Bとを準備し、使用した。溶媒Aは、誘電率6以下のものからなる。溶媒Bは、溶媒Aと可溶で、誘電率が17以上のものからなる。そして、全溶媒に対する溶媒Aの割合は、体積比率で1%よりも多くなるようにした。第2実施形態の他の構成については、上述した第1実施形態と同じにした。 Specifically, the following two types of solvent A and solvent B were prepared and used as the solvent. The solvent A is composed of one having a dielectric constant of 6 or less. The solvent B is soluble with the solvent A and has a dielectric constant of 17 or more. And the ratio of the solvent A with respect to all the solvents was made to become more than 1% by volume ratio. Other configurations of the second embodiment are the same as those of the first embodiment described above.
前記溶媒Aには、例えば、n−ヘキサン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、トルエン、酢酸エチレンから選択される少なくとも1種を使用することができる。 As the solvent A, for example, at least one selected from n-hexane, o-xylene, m-xylene, p-xylene, toluene, and ethylene acetate can be used.
前記溶媒Bには、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、イソプロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール、2−メチル−2−プロパノールから選択される少なくとも1種を使用することができる。 As the solvent B, for example, at least one selected from methanol, ethanol, 1-propanol, isopropanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-propanol, and 2-methyl-2-propanol is used. can do.
なお、溶媒Aの体積比率が、全溶媒に対して10%以上90%以下であることが好ましい。誘電率の高い溶媒Bが一定量含まれることにより、有機材料を溶解して分散性の高いスラリーを得ることができるからである。 In addition, it is preferable that the volume ratio of the solvent A is 10% or more and 90% or less with respect to all the solvents. This is because when a certain amount of the solvent B having a high dielectric constant is contained, a slurry having high dispersibility can be obtained by dissolving the organic material.
溶媒Aおよび溶媒Bは、固体電解質層、正極層及び負極層の各々のスラリーを調製する際に使用する。 The solvent A and the solvent B are used when each slurry of the solid electrolyte layer, the positive electrode layer, and the negative electrode layer is prepared.
スラリー調整に際しては、まず、溶媒Aと溶媒Bとの混合溶媒を作製する。 In preparing the slurry, first, a mixed solvent of the solvent A and the solvent B is prepared.
そして、固体電解質層を形成するための固体電解質スラリーを調製する場合には、有機材料と固体電解質と前記混合溶媒とを混合し固体電解質スラリーを調製する。なお、この方法に代えて、まず、溶媒Aと固体電解質とを混合して混合物を作製し、次に、前記混合物と有機材料、溶媒Bとを混合し固体電解質スラリーを作製するようにしても良い。 And when preparing the solid electrolyte slurry for forming a solid electrolyte layer, an organic material, a solid electrolyte, and the said mixed solvent are mixed, and a solid electrolyte slurry is prepared. Instead of this method, the solvent A and the solid electrolyte are first mixed to prepare a mixture, and then the mixture, the organic material, and the solvent B are mixed to prepare a solid electrolyte slurry. good.
また、正極層や負極層を形成するためのスラリーを調整する場合には、固体電解質の他、正極活物質または負極活物質、導電剤などを混合し混合物を作製し、その混合物と有機材料と前記混合溶媒とを混合してスラリーを調製する。なお、この方法に代えて、まず、固体電解質の他、正極活物質または負極活物質、導電剤などと溶媒Aを混合し混合物を作製し、前記混合物と有機材料と溶媒Bとを混合してスラリーを調製するようにしても良い。 In addition, when preparing a slurry for forming a positive electrode layer or a negative electrode layer, a positive electrode active material, a negative electrode active material, a conductive agent, or the like is mixed in addition to a solid electrolyte to prepare a mixture. A slurry is prepared by mixing with the mixed solvent. Instead of this method, first, in addition to the solid electrolyte, a positive electrode active material or a negative electrode active material, a conductive agent and the like are mixed with a solvent A to prepare a mixture, and the mixture, the organic material and the solvent B are mixed. A slurry may be prepared.
第2実施形態においても、かかるスラリーを使用して固体電解質層、正極層及び負極層のグリーンシートを作製した。そして、これらのグリーンシートを使用して、全固体電池を作製した。 Also in the second embodiment, green sheets of a solid electrolyte layer, a positive electrode layer, and a negative electrode layer were produced using such slurry. And using these green sheets, the all-solid-state battery was produced.
本実施形態によれば、スラリー中へのリチウムの溶出を抑制し、かつ、高い分散性を有する全固体電池用スラリー組成物を得ることができ、電池特性の良好な全固体電池を作製することが可能となる。
[第3実施形態]
第3実施形態も、上述した第1実施形態の構成の一部に変更を加えた。According to this embodiment, it is possible to obtain a slurry composition for an all solid state battery that suppresses elution of lithium into the slurry and has high dispersibility, and to produce an all solid state battery having good battery characteristics. Is possible.
[Third Embodiment]
In the third embodiment, a part of the configuration of the first embodiment described above is also changed.
具体的には、有機材料が、ノニオン系分散剤である高分子材料C、および高分子材料Dを含有し、高分子材料Cが高分子材料Dよりも先に前記無機材料と混合され、高分子材料Dの平均重合度が高分子材料Cの平均重合度より高く、溶解性パラメータSP値の差が5.0以下であるようにした。第3実施形態の他の構成については、上述した第1実施形態と同じにした。 Specifically, the organic material contains a polymer material C and a polymer material D which are nonionic dispersants, and the polymer material C is mixed with the inorganic material before the polymer material D, The average polymerization degree of the molecular material D was higher than the average polymerization degree of the polymer material C, and the difference in the solubility parameter SP value was 5.0 or less. Other configurations of the third embodiment are the same as those of the first embodiment described above.
溶解性パラメータSP値δは式1により表すことができ、2成分系溶液の溶解度の目安となる値である。
The solubility parameter SP value δ can be expressed by
ここで、ΔEはモル蒸発エネルギー,Vはモル体積である。本実施形態では、このSP値の差を5.0以下とすることによって、スラリー中に含まれる有機材料が凝集せず、無機材料と有機材料とを均一に混合することができる。 Here, ΔE is the molar evaporation energy and V is the molar volume. In the present embodiment, by setting the difference in SP value to 5.0 or less, the organic material contained in the slurry does not aggregate, and the inorganic material and the organic material can be uniformly mixed.
また、高分子材料Dの平均重合度を高分子材料Cよりも高くすることにより、スラリーに適度な粘性を与えつつ、分散性が高い全固体電池用スラリーを得ることができる。 Further, by making the average degree of polymerization of the polymer material D higher than that of the polymer material C, it is possible to obtain an all-solid-state battery slurry having high dispersibility while giving an appropriate viscosity to the slurry.
また、高分子材料Cの平均重合度が400以下であることが好ましい。さらに、平均重合度は100以上であることが好ましい。この場合、平均重合度が400よりも大きい場合、スラリー中で高分子材料Cが凝集しやすく、平均重合度が2よりも小さいと分散効果が小さくなるからである。 The average degree of polymerization of the polymer material C is preferably 400 or less. Furthermore, the average degree of polymerization is preferably 100 or more. In this case, when the average degree of polymerization is greater than 400, the polymer material C tends to aggregate in the slurry, and when the average degree of polymerization is less than 2, the dispersion effect is reduced.
また、高分子材料Cと高分子材料Dとが同一の構造単位を含むことが好ましい。この場合には、高分子材料Cと高分子材料Dがスラリー中において相互に均一に分散しやすく、より分散性の高いスラリーを得ることができるからである。 Moreover, it is preferable that the polymeric material C and the polymeric material D contain the same structural unit. In this case, the polymer material C and the polymer material D are easily dispersed uniformly in the slurry, and a slurry with higher dispersibility can be obtained.
高分子材料Cおよび高分子材料Dは、固体電解質層、正極層及び負極層の各々のスラリーを調製する際に使用する。 The polymer material C and the polymer material D are used when each slurry of the solid electrolyte layer, the positive electrode layer, and the negative electrode layer is prepared.
固体電解質層を形成するための固体電解質スラリーを調製する場合には、高分子材料Cと固体電解質を混合し混合物を作製した後、高分子材料Dと前記混合物を混合して固体電解質スラリーを調製する。 When preparing a solid electrolyte slurry for forming a solid electrolyte layer, the polymer material C and the solid electrolyte are mixed to prepare a mixture, and then the polymer material D and the mixture are mixed to prepare a solid electrolyte slurry. To do.
また、正極層や負極層を形成するためのスラリーを調整する場合には、固体電解質の他、正極活物質または負極活物質、導電剤などを混合し混合物を作製し、混合物と高分子材料Cとを混合した後、高分子材料Dと混合してスラリーを調製する。 In addition, when preparing a slurry for forming the positive electrode layer or the negative electrode layer, a positive electrode active material, a negative electrode active material, a conductive agent, or the like is mixed in addition to the solid electrolyte to prepare a mixture, and the mixture and the polymer material C Are mixed with the polymer material D to prepare a slurry.
なお、高分子材料Cをあらかじめ溶媒と混合し有機ビヒクルCを作製し、有機ビヒクルCと無機材料とを混合してもよい。また、高分子材料Dをあらかじめ溶媒と混合し有機ビヒクルDを作製した後、有機ビヒクルCと無機材料の混合物と有機ビヒクルDを混合しスラリーを調製してもよい。 Note that the polymer material C may be mixed with a solvent in advance to produce the organic vehicle C, and the organic vehicle C and the inorganic material may be mixed. Alternatively, the polymer material D may be mixed with a solvent in advance to produce the organic vehicle D, and then a mixture of the organic vehicle C and the inorganic material and the organic vehicle D may be mixed to prepare a slurry.
平均重合度の低い高分子材料Cと無機材料を混合することにより、高分子材料Cが無機材料の表面に吸着し、スラリーの分散性を向上させる。さらに平均重合度の高い高分子材料Dを混合することで、分散性を保ちながら高分子材料Dがバインダーとして機能し、スラリーに適度な粘性を与えると考えられる。よって、高分子材料Dの平均重合度は、高分子材料Cの平均重合度よりも高ければ特に限定されない。また、高分子材料Cと高分子材料Dが同じ構造式を含む高分子材料であれば、スラリー中において相互に均一化するため、より分散性の高いスラリーを得ることができる。 By mixing the polymer material C having a low average degree of polymerization and the inorganic material, the polymer material C is adsorbed on the surface of the inorganic material and improves the dispersibility of the slurry. Furthermore, by mixing the polymer material D having a high average degree of polymerization, it is considered that the polymer material D functions as a binder while maintaining dispersibility, and gives an appropriate viscosity to the slurry. Therefore, the average degree of polymerization of the polymer material D is not particularly limited as long as it is higher than the average degree of polymerization of the polymer material C. Further, if the polymer material C and the polymer material D are polymer materials having the same structural formula, they are uniformed in the slurry, so that a slurry with higher dispersibility can be obtained.
第3実施形態においても、かかるスラリーを使用して固体電解質層、正極層及び負極層のグリーンシートを作製した。そして、これらのグリーンシートを使用して、全固体電池を作製した。 Also in the third embodiment, green sheets of the solid electrolyte layer, the positive electrode layer, and the negative electrode layer were produced using such slurry. And using these green sheets, the all-solid-state battery was produced.
本実施形態によれば、より高い分散性を有する全固体電池用スラリーを得ることができ、電池特性の良好な全固体電池を作製することが可能となる。 According to this embodiment, it is possible to obtain an all-solid battery slurry having higher dispersibility, and it is possible to produce an all-solid battery with good battery characteristics.
本発明の有効性を確認するため、次の実験をおこなった。 In order to confirm the effectiveness of the present invention, the following experiment was conducted.
[第1実験例]
第1実験例においては、分散される有機材料の種類を変えて、複数種類の分散液を作製し、各分散液の分散性を比較した。具体的には、分子量20000のノニオン系分散剤を用いた分散液(実施例1)と、アニオン系分散剤を用いた分散液(比較例1)と、カチオン系分散剤を用いた分散液(比較例2)とを作製し、分散性を比較した。[First Experimental Example]
In the first experimental example, different types of organic materials to be dispersed were changed to produce a plurality of types of dispersions, and the dispersibility of each dispersion was compared. Specifically, a dispersion using a nonionic dispersant having a molecular weight of 20000 (Example 1), a dispersion using an anionic dispersant (Comparative Example 1), and a dispersion using a cationic dispersant ( Comparative Example 2) was prepared and the dispersibility was compared.
なお、以下において特に記述されていない、各実施例、各比較例の材料、作製方法等については、上述した第1実施形態に開示した内容によった。
(実施例1)
分散剤としてノニオン系分散剤(分子量20000のポリビニルブチラール)を使用し、それを溶媒としてアルコールに溶解させ分散剤溶液Eを作製した。なお、溶媒100重量部に対し分散剤は10重量部とした。無機粉末としてナシコン型固体電解質の組成を有するガラス粉末:Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3(以下、無機粉末aとする。)を使用した。In addition, about the material of each Example and each comparative example, the manufacturing method, etc. which are not described in particular below, it was based on the content disclosed by 1st Embodiment mentioned above.
Example 1
A nonionic dispersant (polyvinyl butyral having a molecular weight of 20000) was used as a dispersant, which was dissolved in alcohol as a solvent to prepare a dispersant solution E. The dispersant was 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solvent. A glass powder having a composition of NASICON solid electrolyte: Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 (PO 4 ) 3 (hereinafter referred to as inorganic powder a) was used as the inorganic powder.
100重量部の無機粉末aと、150重量部の分散剤溶液Eを秤量し、無機粉末aと分散剤溶液Eを混合し分散液Eを作製した。
(比較例1)
分散剤としてアニオン系分散剤(マリアリム、日油株式会社)を使用し、それを溶媒としてアルコールに溶解させ分散剤溶液Fを作製した。なお、溶媒100重量部に対し分散剤は10重量部とした。100 parts by weight of inorganic powder a and 150 parts by weight of dispersant solution E were weighed, and inorganic powder a and dispersant solution E were mixed to prepare dispersion E.
(Comparative Example 1)
An anionic dispersant (Marialim, NOF Corporation) was used as a dispersant and dissolved in alcohol as a solvent to prepare a dispersant solution F. The dispersant was 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solvent.
100重量部の無機粉末aと、150重量部の分散剤溶液Fを秤量し、無機粉末aと分散剤溶液Fを混合し分散液Fを作製した。
(比較例2)
分散剤としてカチオン系分散剤(アーカード C−50、ライオン株式会社)を使用し、それを溶媒としてアルコールに溶解させ分散剤溶液Gを作製した。なお、溶媒100重量部に対し分散剤は10重量部とした。100 parts by weight of inorganic powder a and 150 parts by weight of dispersant solution F were weighed, and inorganic powder a and dispersant solution F were mixed to prepare dispersion F.
(Comparative Example 2)
A cationic dispersant (Arcard C-50, Lion Co., Ltd.) was used as a dispersant and dissolved in alcohol as a solvent to prepare a dispersant solution G. The dispersant was 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solvent.
100重量部の無機粉末aと、150重量部の分散剤溶液Gを秤量し、無機粉末aと分散剤溶液Gを混合し分散液Gを作製した。 100 parts by weight of the inorganic powder a and 150 parts by weight of the dispersant solution G were weighed, and the inorganic powder a and the dispersant solution G were mixed to prepare a dispersion G.
分散剤の極性がスラリー中における無機粉末の分散性に与える影響を確認するため、分散液E〜Gについて、チクソ性の有無により分散性の評価を行った。(表1)分散液の分散性は、ティー・エイ・インスツルメント(株)製 ARES RFSIIIを用いてひずみ制御により0〜200[1/s]の範囲を往復し、チクソ性の有無により評価した。評価は、実施例1を基準に、チクソ性が低い(または、同等である)場合を○とし、チクソ性が高い場合を×とした。 In order to confirm the influence of the polarity of the dispersant on the dispersibility of the inorganic powder in the slurry, the dispersions EG were evaluated for dispersibility based on the presence or absence of thixotropy. (Table 1) Dispersibility of the dispersion is evaluated by the presence or absence of thixotropy by reciprocating the range of 0 to 200 [1 / s] by strain control using ARES RFSIII manufactured by TA Instruments Inc. did. The evaluation was based on Example 1 where the thixotropy was low (or equivalent), and the thixotropy was x.
分子量20000のノニオン系を用いた実施例1の分散性は良く、カチオンおよびアニオン系分散剤を使用した比較例1および2はこれより劣った。 The dispersibility of Example 1 using a nonionic system having a molecular weight of 20000 was good, and Comparative Examples 1 and 2 using a cationic and anionic dispersant were inferior to this.
無機粉末aは、その表面に酸性と塩基性の活性点を両方有している。アニオン系の分散剤は酸性活性点に、カチオン性の分散剤は塩基性活性点にそれぞれ吸着し、ナシコン型固体電解質の分散剤として機能するが、いずれも酸・塩基性活性点の両方に作用することができない。一方、ノニオン系分散剤は酸・塩基性活性点の両方に作用することができるため、アニオン系またはカチオン系分散剤を用いた際に比べて粒子表面層に形成される吸着層が均一で粒子同士の接触を防ぐ立体障壁作用が高くなる為、ノニオン系分散剤を用いた場合に最も高い分散性が得られたものと推定される。
[第2実験例]
第2実験例においては、分散される有機材料に、いずれもノニオン系分散剤を使用して分散液を作製したが、ノニオン系分散剤の分子量を変化させ、得られた各分散液の分散性について比較した。具体的には、分子量を15000(実施例2)、18000(実施例3)、12000(比較例3)に変化させた。The inorganic powder a has both acidic and basic active sites on its surface. Anionic dispersants are adsorbed at acidic active sites and cationic dispersants are adsorbed at basic active sites, functioning as dispersants for NASICON solid electrolytes. Both act on both acid and basic active sites. Can not do it. On the other hand, since nonionic dispersants can act on both acid and basic active sites, the adsorption layer formed on the particle surface layer is more uniform than when anionic or cationic dispersants are used. It is presumed that the highest dispersibility was obtained when a nonionic dispersant was used because the steric barrier action for preventing contact between the two became higher.
[Second Experimental Example]
In the second experimental example, a dispersion was prepared using a nonionic dispersant as the organic material to be dispersed. However, the dispersibility of each dispersion obtained by changing the molecular weight of the nonionic dispersant was changed. Compared. Specifically, the molecular weight was changed to 15000 (Example 2), 18000 (Example 3), and 12000 (Comparative Example 3).
なお、以下において特に記述されていない、各実施例、各比較例の材料、作製方法等については、上述した第1実施形態に開示した内容によった。
(実施例2)
分散剤としてノニオン系分散剤(分子量15000のポリビニルブチラール)を使用し、それを溶媒としてアルコールに溶解させ分散剤溶液Hを作製した。なお、溶媒100重量部に対し分散剤は10重量部とした。In addition, about the material of each Example and each comparative example, the manufacturing method, etc. which are not described in particular below, it was based on the content disclosed by 1st Embodiment mentioned above.
(Example 2)
A nonionic dispersant (polyvinyl butyral having a molecular weight of 15000) was used as a dispersant, and this was dissolved in alcohol as a solvent to prepare a dispersant solution H. The dispersant was 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solvent.
100重量部の無機粉末aと、150重量部の分散剤溶液Hを秤量し、無機粉末aと分散剤溶液Hを混合し分散液Hを作製した。
(実施例3)
分散剤としてノニオン系分散剤(分子量18000のポリビニルブチラール)を使用し、それを溶媒としてアルコールに溶解させ分散剤溶液Iを作製した。なお、溶媒100重量部に対し分散剤は10重量部とした。100 parts by weight of inorganic powder a and 150 parts by weight of dispersant solution H were weighed, and inorganic powder a and dispersant solution H were mixed to prepare dispersion H.
(Example 3)
A nonionic dispersant (polyvinyl butyral having a molecular weight of 18000) was used as a dispersant, and this was dissolved in alcohol as a solvent to prepare a dispersant solution I. The dispersant was 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solvent.
100重量部の無機粉末aと、150重量部の分散剤溶液Iを秤量し、無機粉末aと分散剤溶液Iを混合し分散液Iを作製した。
(比較例3)
分散剤としてノニオン系分散剤(分子量12000のポリビニルブチラール)を使用し、それを溶媒としてアルコールに溶解させ分散剤溶液Jを作製した。なお、溶媒100重量部に対し分散剤は10重量部とした。100 parts by weight of the inorganic powder a and 150 parts by weight of the dispersant solution I were weighed, and the inorganic powder a and the dispersant solution I were mixed to prepare a dispersion I.
(Comparative Example 3)
A nonionic dispersant (polyvinyl butyral having a molecular weight of 12000) was used as a dispersant, and this was dissolved in alcohol as a solvent to prepare a dispersant solution J. The dispersant was 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solvent.
100重量部の無機粉末aと、150重量部の分散剤溶液Jを秤量し、無機粉末aと分散剤溶液Jを混合し分散液Jを作製した。 100 parts by weight of the inorganic powder a and 150 parts by weight of the dispersant solution J were weighed, and the inorganic powder a and the dispersant solution J were mixed to prepare a dispersion J.
分散剤の分子量がスラリー中における無機粉末の分散性に与える影響を確認するため、分散液H〜Jについて、チクソ性の有無により評価した。評価は、実施例1を基準に、チクソ性が低い(または、同等である)場合を○とし、チクソ性が高い場合を×とした。 In order to confirm the influence of the molecular weight of the dispersant on the dispersibility of the inorganic powder in the slurry, the dispersions H to J were evaluated based on the presence or absence of thixotropy. The evaluation was based on Example 1 where the thixotropy was low (or equivalent), and the thixotropy was x.
比較例3のものは分散性が悪く、実施例2および実施例3のものは分散性がよかった。比較例3のスラリーでは、分散剤が低分子量であるため無機粉末同士が接触、凝集して分散性が低下したためと推定される。一方、分散剤の分子量が15,000以上の分散剤を用いた実施例2および実施例3の場合、粒子同士の接触を防ぐ立体障壁作用が高くなる為、高い分散性が得られたものと推定される。
[第3実験例]
第3実験例においては、分散される有機材料に、いずれも分子量20000のノニオン系分散剤を使用して分散液を作製したが、その含有量を変化させ、得られた各分散液の分散性について比較した(実施例4〜9)。The comparative example 3 had poor dispersibility, and the examples 2 and 3 had good dispersibility. In the slurry of Comparative Example 3, it is presumed that since the dispersant has a low molecular weight, the inorganic powders contacted and aggregated to reduce dispersibility. On the other hand, in the case of Example 2 and Example 3 using a dispersant having a molecular weight of 15,000 or more, the steric barrier action to prevent the particles from contacting each other is high, and thus high dispersibility is obtained. Presumed.
[Third experimental example]
In the third experimental example, a dispersion was prepared using a nonionic dispersant having a molecular weight of 20000 for the organic material to be dispersed. However, the dispersibility of each obtained dispersion was varied by changing the content thereof. (Examples 4 to 9).
なお、以下において特に記述されていない、各実施例の材料、作製方法等については、上述した第1実施形態に開示した内容によった。
(実施例4)
分散剤としてノニオン系分散剤(分子量20000のポリビニルブチラール)を使用し、それを溶媒としてアルコールに溶解させ分散剤溶液Kを作製した。なお、溶媒100重量部に対し分散剤は10重量部とした。In addition, about the material of each Example, the manufacturing method, etc. which are not described in particular below, it was based on the content disclosed by 1st Embodiment mentioned above.
Example 4
A nonionic dispersant (polyvinyl butyral having a molecular weight of 20000) was used as a dispersant, and this was dissolved in alcohol as a solvent to prepare a dispersant solution K. The dispersant was 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solvent.
100重量部の無機粉末aに対し、12重量部の分散剤溶液Kを秤量し、無機粉末aと分散剤溶液Kを混合し分散液K1を作製した。
(実施例5)
実施例4と同様にして分散液K2を作製した。分散液K2では、100重量部の無機粉末aに対し、60重量部の分散剤溶液Kを混合した。
(実施例6)
実施例4と同様にして分散液K3を作製した。分散液K3では100重量部の無機粉末aに対し、120重量部の分散剤溶液Kを混合した。
(実施例7)
実施例4と同様にして分散液K4を作製した。分散液K4では100重量部の無機粉末aに対し、240重量部の分散剤溶液Kを混合した。
(実施例8)
実施例4と同様にして分散液K5を作製した。分散液K5では、100重量部の無機粉末aに対し、420重量部の分散剤溶液Kを混合した。
(実施例9)
実施例4と同様にして分散液K6を作製した。分散液K6では100重量部の無機粉末aに対し、480重量部の分散剤溶液Kを混合した。With respect to 100 parts by weight of the inorganic powder a, 12 parts by weight of the dispersant solution K was weighed, and the inorganic powder a and the dispersant solution K were mixed to prepare a dispersion K1.
(Example 5)
A dispersion K2 was produced in the same manner as in Example 4. In the dispersion K2, 60 parts by weight of the dispersant solution K was mixed with 100 parts by weight of the inorganic powder a.
(Example 6)
A dispersion K3 was produced in the same manner as in Example 4. In dispersion K3, 120 parts by weight of dispersant solution K was mixed with 100 parts by weight of inorganic powder a.
(Example 7)
A dispersion K4 was produced in the same manner as in Example 4. In dispersion K4, 240 parts by weight of dispersant solution K was mixed with 100 parts by weight of inorganic powder a.
(Example 8)
A dispersion K5 was prepared in the same manner as in Example 4. In dispersion K5, 420 parts by weight of dispersant solution K was mixed with 100 parts by weight of inorganic powder a.
Example 9
A dispersion K6 was produced in the same manner as in Example 4. In dispersion K6, 480 parts by weight of dispersant solution K was mixed with 100 parts by weight of inorganic powder a.
分散剤の含有量がスラリー中における無機粉末の分散性に与える影響を確認するため、分散液K1〜K6について、チクソ性の有無により分散性の評価を行った。 In order to confirm the influence of the content of the dispersant on the dispersibility of the inorganic powder in the slurry, the dispersibility of the dispersions K1 to K6 was evaluated based on the presence or absence of thixotropy.
分散液の分散性は、ティー・エイ・インスツルメント(株)製 ARES RFSIIIを用いてひずみ制御により0〜200[1/s]の範囲を往復し、チクソ性の有無により評価した。 The dispersibility of the dispersion was evaluated based on the presence or absence of thixotropy by reciprocating the range of 0 to 200 [1 / s] by strain control using ARES RFSIII manufactured by TA Instruments Inc.
表3に、評価結果を示す。 Table 3 shows the evaluation results.
また、分散液K1〜K6を作製したのち24時間常温で放置したあとの分散性についても同様に評価を行った。 The dispersibility after the dispersions K1 to K6 were prepared and allowed to stand at room temperature for 24 hours was similarly evaluated.
表4に、24時間常温放置後の評価結果を示す。 Table 4 shows the evaluation results after standing at room temperature for 24 hours.
無機粉末100重量部に対しノニオン系分散剤の含有量は5〜35の範囲であることが特に好ましいことを確認した。また、作製した分散液を24時間放置した後の分散液の分散性を評価した。分散性の評価は分散液を24時間常温で放置したのち、実施例1と同様の方法でチクソ性の有無を評価した。分散液K1およびK6は24時間放置した後、若干チクソ性を示した。よって、分散剤の含有量が5〜35重量部の時、より効果的であることがわかる。 It was confirmed that the content of the nonionic dispersant was particularly preferably in the range of 5 to 35 with respect to 100 parts by weight of the inorganic powder. Further, the dispersibility of the dispersion after the prepared dispersion was allowed to stand for 24 hours was evaluated. For evaluation of dispersibility, the dispersion was allowed to stand at room temperature for 24 hours, and then the presence or absence of thixotropy was evaluated in the same manner as in Example 1. Dispersions K1 and K6 showed some thixotropy after standing for 24 hours. Therefore, it turns out that it is more effective when content of a dispersing agent is 5-35 weight part.
[第4実験例]
第4実験例においては、分散される有機材料の種類を変えて、複数種類のスラリーを作製し、それらのスラリーを使用して複数種類のグリーンシートを作製し、それらのグリーンシートを使用して複数種類の各全固体電池を作製し、それらの特性を比較した。具体的には、分子量20000のノニオン系分散剤を用いた場合(実施例10)と、アニオン系分散剤を用いた場合(比較例4)と、カチオン系分散剤を用いた場合(比較例5)を比較した。[Example 4]
In the fourth experimental example, various types of organic materials to be dispersed are changed to produce a plurality of types of slurries, a plurality of types of green sheets are produced using the slurries, and the green sheets are used. A plurality of types of all-solid-state batteries were prepared and their characteristics were compared. Specifically, when using a nonionic dispersant having a molecular weight of 20000 (Example 10), using an anionic dispersant (Comparative Example 4), and using a cationic dispersant (Comparative Example 5). ).
なお、以下において特に記述されていない、各実施例、各比較例の材料、作製方法等については、上述した第1実施形態に開示した内容によった。
(実施例10)
分散剤としてノニオン系分散剤(分子量20000のポリビニルブチラール)を使用し、それを溶媒としてアルコールに溶解させ分散剤溶液Lを作製した。なお、溶媒100重量部に対し分散剤は10重量部とした。In addition, about the material of each Example and each comparative example, the manufacturing method, etc. which are not described in particular below, it was based on the content disclosed by 1st Embodiment mentioned above.
(Example 10)
A nonionic dispersant (polyvinyl butyral having a molecular weight of 20000) was used as a dispersant, and this was dissolved in alcohol as a solvent to prepare a dispersant solution L. The dispersant was 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solvent.
電極活物質には、ナシコン型構造を有するLi3V2(PO4)3を使用し、電極活物質と無機粉末aを重量比で1:1となるように秤量し、分散剤溶液Lと混合し混合溶液を作製した(混合工程1)。Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 having a NASICON structure is used as the electrode active material, and the electrode active material and the inorganic powder a are weighed at a weight ratio of 1: 1. A mixed solution was prepared by mixing (mixing step 1).
次に、前記混合溶液にバインダーとしてポリビニルアルコールを添加し電極スラリーを作成した(混合工程2)。なお、調合比は、質量比でLVP:バインダー=80:20とした。 Next, polyvinyl alcohol was added as a binder to the mixed solution to prepare an electrode slurry (mixing step 2). The mixing ratio was LVP: binder = 80: 20 by mass ratio.
また、無機粉末aと分散剤溶液Lを混合し(混合工程1)、ついで、前記バインダーを添加し、さらに混合し固体電解質スラリーを作製した(混合工程2)。なお、調合比は、質量比でLAGP:バインダー=80:20とした。 Further, the inorganic powder a and the dispersant solution L were mixed (mixing step 1), then the binder was added and further mixed to prepare a solid electrolyte slurry (mixing step 2). The mixing ratio was LAGP: binder = 80: 20 by mass ratio.
次に、電極スラリーをドクターブレードを用いてPETフィルム上に30μmの厚みでシート状に成形し、φ10mmに打ち抜き電極グリーンシートを作製した。 Next, the electrode slurry was formed into a sheet with a thickness of 30 μm on a PET film using a doctor blade, and punched out to a diameter of 10 mm to produce an electrode green sheet.
また、固体電解質スラリーをドクターブレードを用いてPETフィルム上に50μmの厚みでシート状に成形し、φ10mmに打ち抜き固体電解質グリーンシートを作製した。 Moreover, the solid electrolyte slurry was formed into a sheet shape with a thickness of 50 μm on a PET film using a doctor blade, and punched to φ10 mm to produce a solid electrolyte green sheet.
次に、前記固体電解質グリーンシートからPETフィルムを剥離した4枚の固体電解質グリーンシートを積層し、60℃にて圧着することで固体電解質層を得た。グリーンシートを複数枚積層した理由は、焼結後の固体電解質層に十分な機械的強度を与えて、後述する工程における固体電解質層のハンドリングを容易にするためであり、複数枚積層することなく固体電解質層としても特に問題はない。 Next, the four solid electrolyte green sheets which peeled PET film from the said solid electrolyte green sheet were laminated | stacked, and the solid electrolyte layer was obtained by crimping | bonding at 60 degreeC. The reason for laminating a plurality of green sheets is to give sufficient mechanical strength to the solid electrolyte layer after sintering to facilitate the handling of the solid electrolyte layer in the process described later, without laminating a plurality of sheets. There is no particular problem as a solid electrolyte layer.
前記電極グリーンシートからPETフィルムを剥離した1枚の電極グリーンシートを、得られた固体電解質層の一方の面に積層し、60℃にて圧着して正極層を形成した。同様の方法で固体電解質層の他方の面に2枚の電極グリーンシートを圧着し、負極層を形成することで、積層体を得た。正極層と負極層で使用する電極グリーンシートの枚数に違いがある理由は、Li3V2(PO4)3を正極活物質として用いた場合と負極活物質として用いた場合のLi3V2(PO4)3グラム当たりの容量が約2倍異なることを考慮したためである。正負極層の厚みは使用する活物質の材料に応じて適宜変更することができる。One electrode green sheet from which the PET film was peeled from the electrode green sheet was laminated on one surface of the obtained solid electrolyte layer and pressed at 60 ° C. to form a positive electrode layer. In the same manner, two electrode green sheets were pressure bonded to the other surface of the solid electrolyte layer to form a negative electrode layer, thereby obtaining a laminate. The reason for the difference in the number of electrode green sheets used in the positive electrode layer and the negative electrode layer is that Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 is used as the positive electrode active material and Li 3 V 2 is used as the negative electrode active material. (PO 4 ) This is because the capacity per 3 grams differs by about twice. The thicknesses of the positive and negative electrode layers can be appropriately changed according to the material of the active material to be used.
次に、得られた積層体を空気雰囲気下、500℃で熱処理し、バインダーの除去を行った。 Next, the obtained laminate was heat-treated at 500 ° C. in an air atmosphere to remove the binder.
その後、窒素雰囲気下、750℃で熱処理し、積層体を焼結し、焼結型の全固体電池を作製した。 Thereafter, heat treatment was performed at 750 ° C. in a nitrogen atmosphere to sinter the laminate, and a sintered type all-solid battery was produced.
得られた全固体電池を2032型コイン型電池に封止し、3.0〜4.5Vの電圧範囲で100μA/cm2の電流密度で定電流定電圧充放電を行い、充放電試験を実施した。The obtained all solid state battery is sealed in a 2032 type coin-type battery, and a constant current / constant voltage charge / discharge is performed at a current density of 100 μA / cm 2 in a voltage range of 3.0 to 4.5 V, and a charge / discharge test is performed. did.
封止方法は特に限定されず、焼結した積層体を樹脂で封止する等しても良い。Al2O3等の絶縁性のペーストを積層体周囲に塗布あるいはディップし、これを熱処理して封止する等しても良い。正負極層から効率的に電流を引き出すため、集電体層として正負極層の上にスパッタリング等で金属層等の導電層を形成しても良い。また、正負極層の上に金属ペースト等を塗布あるいはディップし、これを熱処理して導電層を形成する等しても良い。The sealing method is not particularly limited, and the sintered laminate may be sealed with a resin. An insulating paste such as Al 2 O 3 may be applied or dipped around the laminate, and this may be heat treated and sealed. In order to efficiently draw current from the positive and negative electrode layers, a conductive layer such as a metal layer may be formed on the positive and negative electrode layers as a current collector layer by sputtering or the like. Alternatively, a conductive layer may be formed by applying or dipping a metal paste or the like on the positive and negative electrode layers and heat-treating it.
図2に、実施例10に係る全固体電池の充放電特性を示す。本発明に係る全固体電池は、良好な充放電特性を有することが確認された。
(比較例4)
実施例10と同様にして全固体電池を作製した。ただし、分散剤としてアニオン系分散剤(マリアリム、日油株式会社)を使用し、分散剤溶液として分散剤溶液Mを使用した。その結果、スラリーの分散性が悪く、作製したグリーンシートの表面には凹凸がみられ、良好なグリーンシートを成形することができなかった。さらに、作製した全固体電池の充放電特性を測定したところ、充放電できなかった。
(比較例5)
実施例10と同様にして全固体電池を作製した。ただし、分散剤としてカチオン系分散剤(アーカード C−50、ライオン株式会社)を使用し、分散剤溶液として分散剤溶液Nを使用した。FIG. 2 shows the charge / discharge characteristics of the all-solid-state battery according to Example 10. It was confirmed that the all solid state battery according to the present invention has good charge / discharge characteristics.
(Comparative Example 4)
An all-solid battery was produced in the same manner as in Example 10. However, an anionic dispersant (Marialim, NOF Corporation) was used as a dispersant, and a dispersant solution M was used as a dispersant solution. As a result, the dispersibility of the slurry was poor, the surface of the produced green sheet was uneven, and a good green sheet could not be formed. Furthermore, when the charging / discharging characteristic of the produced all-solid-state battery was measured, it was not able to charge / discharge.
(Comparative Example 5)
An all-solid battery was produced in the same manner as in Example 10. However, a cationic dispersant (Arcard C-50, Lion Corporation) was used as a dispersant, and a dispersant solution N was used as a dispersant solution.
その結果、スラリーの分散性が悪く、作製したグリーンシートの表面には凹凸がみられ、良好なグリーンシートを成形することができなかった。さらに、作製した全固体電池の充放電特性を測定したところ、充放電できなかった。 As a result, the dispersibility of the slurry was poor, the surface of the produced green sheet was uneven, and a good green sheet could not be formed. Furthermore, when the charging / discharging characteristic of the produced all-solid-state battery was measured, it was not able to charge / discharge.
表5に、実施例10、比較例4、比較例5の特性の比較結果を示す。 Table 5 shows comparison results of characteristics of Example 10, Comparative Example 4, and Comparative Example 5.
比較結果からわかるように、スラリーの分散性が悪い場合、グリーンシートの表面に凹凸ができる。さらに、このような表面の平滑性が悪いグリーンシートを複数枚積層して電池積層体を作製し焼結することによって、電池積層体内部での導通が悪くなり充放電不可能となったと考えられる。 As can be seen from the comparison results, the surface of the green sheet is uneven when the dispersibility of the slurry is poor. Furthermore, it is considered that by making a plurality of such green sheets with poor surface smoothness to produce a battery laminate and sintering it, conduction inside the battery laminate worsens and charging / discharging becomes impossible. .
[第5実験例]
第5実験例においては、スラリーに占める溶媒の体積比率、およびスラリーの粘度を変化させて、複数種類の固体電解質スラリーを作製し、それらのスラリーを使用して複数種類の固体電解質グリーンシートを作製し、それらのグリーンシートを使用して複数種類の全固体電池を作製し、それらの特性を比較した。特性としては、スラリーの分散性、グリーンシート表面のクラックの有無、全固体電池の放充電特性をみた。[Fifth Experimental Example]
In the fifth experimental example, a plurality of types of solid electrolyte slurries are prepared by changing the volume ratio of the solvent in the slurry and the viscosity of the slurry, and a plurality of types of solid electrolyte green sheets are prepared using these slurries. Then, using these green sheets, multiple types of all-solid-state batteries were produced and their characteristics were compared. As characteristics, the dispersibility of the slurry, the presence or absence of cracks on the surface of the green sheet, and the charge / discharge characteristics of the all solid state battery were observed.
なお、以下において特に記述されていない材料、作製方法等については、上述した第1実施形態に開示した内容によった。 Note that materials, manufacturing methods, and the like that are not particularly described below are based on the contents disclosed in the first embodiment.
無機粉末として、ナシコン構造を有するリチウム含有リン酸化合物Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3(LAGP)の結晶相を有する固体電解質粉末を準備した。As an inorganic powder, a solid electrolyte powder having a crystal phase of a lithium-containing phosphate compound Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 (PO 4 ) 3 (LAGP) having a NASICON structure was prepared.
有機材料として、分子量20000のポリビニルブチラール樹脂を準備した。 A polyvinyl butyral resin having a molecular weight of 20000 was prepared as an organic material.
溶媒としてアルコールを準備した。 Alcohol was prepared as a solvent.
まず、固体電解質を作製した。具体的には、Li2CO3、Al2O3、GeO2、H3PO4を乳鉢で混合し、空気雰囲気下、1200℃で5時間溶融した後、溶融物を流水中に滴下し、LAGPの組成を有するガラス粉末を作製した。前記ガラス粉末を乳鉢で粗粉砕した後、600℃で焼成し、乾式ジェットミルで粉砕してLAGPの結晶相を持つ固体電解質粉末を作製した。First, a solid electrolyte was produced. Specifically, Li 2 CO 3 , Al 2 O 3 , GeO 2 , H 3 PO 4 are mixed in a mortar, melted in an air atmosphere at 1200 ° C. for 5 hours, and then the melt is dropped into running water, A glass powder having the composition of LAGP was prepared. The glass powder was coarsely pulverized in a mortar, fired at 600 ° C., and pulverized by a dry jet mill to produce a solid electrolyte powder having a LAGP crystal phase.
次に、固体電解質スラリーを作製した。具体的には、表6に示す割合で、ポリビニルブチラール樹脂とアルコールを混合し有機ビヒクルを作製した。作製した有機ビヒクルと、固体電解質粉末と、玉石とをポリエチレン製ポットに封入してポット架上で回転しスラリー1〜7を作製した。 Next, a solid electrolyte slurry was prepared. Specifically, polyvinyl butyral resin and alcohol were mixed at a ratio shown in Table 6 to prepare an organic vehicle. The produced organic vehicle, solid electrolyte powder, and cobblestone were enclosed in a polyethylene pot and rotated on a pot rack to produce slurries 1-7.
そして、スラリー1〜7の、固体電解質スラリーに占める溶剤比率を算出した。算出は、次の方法によった。 And the solvent ratio which occupies for the solid electrolyte slurry of the slurry 1-7 was computed. The calculation was based on the following method.
固体電解質粉末およびポリビニルブチラール樹脂を、それぞれトルエンの入ったメスシリンダー中に静かに沈め、このとき増量したトルエンの体積から、固体電解質粉末、及びポリビニルブチラール樹脂の真密度を算出した。アルコールの真密度は液体比重計を用いて測定した。測定した結果、固体電解質粉末の真密度:2.90g/cc、ポリビニルブチラール樹脂の真密度:1.10g/cc、アルコールの真密度:0.83g/ccであった。表6に示す混合比率と、固体電解質粉末、ポリビニルブチラール樹脂、アルコールの真密度からスラリー1〜7に占める溶媒の体積比率を算出した。
The solid electrolyte powder and the polyvinyl butyral resin were each gently submerged in a graduated cylinder containing toluene, and the true density of the solid electrolyte powder and the polyvinyl butyral resin was calculated from the volume of toluene increased at this time. The true density of the alcohol was measured using a liquid hydrometer. As a result of measurement, the true density of the solid electrolyte powder was 2.90 g / cc, the true density of the polyvinyl butyral resin was 1.10 g / cc, and the true density of the alcohol was 0.83 g / cc. The volume ratio of the solvent in the
また、スラリー1〜7の粘度を測定した。測定は、次の方法によった。 Moreover, the viscosity of the slurries 1-7 was measured. The measurement was based on the following method.
スラリー1〜7を室温で3時間静置した後、ティー・エイ・インスツルメント(株)製ARES RFSIIIを用い、ひずみ制御によりせん断速度0〜200[1/s]の範囲でせん断応力[Pa]を測定した。なお、スラリー1のみ、静置後に僅かな沈降物を確認したため、粘度測定を行わなかった。
スラリー2〜7の測定結果から、スラリー2〜7を擬塑性流体に近似して、粘度を算出した。近似式には式2を用いた。図3に測定結果と近似曲線を示す。スラリー2〜7は式2の近似式で精度良く近似できた。(決定係数R2>0.998)
From the measurement results of the
次に、固体電解質グリーンシートを作製した。具体的には、ドクターブレードを用いてPETフィルム上にスラリー2〜7を塗工し、40℃に加熱したホットプレート上で乾燥し固体電解質グリーンシートとなるグリーンシート2〜7を作製した。なお、グリーンシート2〜7の厚みが50μmとなるように、スラリー2〜7の塗工厚みを調整した。
Next, a solid electrolyte green sheet was produced. Specifically,
次に、固体電解質グリーンシートの表面のクラックの発生状況を観察した。具体的には、図示していないが、グリーンシート2〜7の表面を走査型電子顕微鏡で観察し、クラックの有無を確認した。その結果を表7に示す。
Next, the occurrence of cracks on the surface of the solid electrolyte green sheet was observed. Specifically, although not shown, the surfaces of the
表7に示すように、スラリーに占める溶媒の体積比率が65.3%〜81.4%であり、粘度が0.10〜3.45Pa・sの範囲で、クラックの無いグリーンシートを作製できることが確認された。 As shown in Table 7, the volume ratio of the solvent in the slurry is 65.3% to 81.4%, and the green sheet without cracks can be produced in the range of 0.10 to 3.45 Pa · s. Was confirmed.
また、同様の方法により、表8に示す混合比率でスラリー8および9を作製し、粘度を算出した。また、スラリー8および9を用いてグリーンシート8、9を作製し、クラックの有無を確認した。 Moreover, the slurry 8 and 9 was produced with the mixing ratio shown in Table 8 by the same method, and the viscosity was computed. Moreover, the green sheets 8 and 9 were produced using the slurry 8 and 9, and the presence or absence of the crack was confirmed.
さらに、表9にスラリー8および9の体積比率と粘度の計算の結果、およびクラックの有無を示す。 Furthermore, Table 9 shows the results of calculation of the volume ratio and viscosity of the slurry 8 and 9, and the presence or absence of cracks.
スラリーに占める溶剤の体積比率が65.3%〜85.4%の範囲であっても、粘度が0.1Pa・s以下であれば、グリーンシートにクラックを生じることを確認した。また、スラリーの粘度が0.1〜3.4Pa・sの範囲であっても、スラリーに占める溶媒の体積比率が80%以上であれば、グリーンシートにクラックを生じることを確認した。 Even when the volume ratio of the solvent in the slurry was in the range of 65.3% to 85.4%, it was confirmed that the green sheet would crack if the viscosity was 0.1 Pa · s or less. Moreover, even if the viscosity of the slurry was in the range of 0.1 to 3.4 Pa · s, it was confirmed that if the volume ratio of the solvent in the slurry was 80% or more, the green sheet was cracked.
以上の結果から、スラリーに占める溶剤の体積比率が65%〜85%であり、かつ、粘度が0.1〜3.4Pa・sの範囲で、クラックの無いグリーンシートを作製できることが確認できた。 From the above results, it was confirmed that a crack-free green sheet could be produced when the volume ratio of the solvent in the slurry was 65% to 85% and the viscosity was in the range of 0.1 to 3.4 Pa · s. .
続いて、全固体電池を作製し、評価をおこなった。 Subsequently, an all-solid battery was produced and evaluated.
まず、改めて、固体電解質スラリーを作製した。具体的には、表10に示す割合で、LAGPとポリビニルブチラール樹脂とアルコールを混合し固体電解質スラリーを作製した。 First, a solid electrolyte slurry was produced anew. Specifically, LAGP, polyvinyl butyral resin, and alcohol were mixed at a ratio shown in Table 10 to prepare a solid electrolyte slurry.
なお、表11に固体電解質スラリーの体積比率と粘度の計算の結果、およびクラックの有無を示す。 Table 11 shows the results of calculation of the volume ratio and viscosity of the solid electrolyte slurry, and the presence or absence of cracks.
次に、電極スラリーを作製した。具体的には、電極活物質として、ナシコン型構造を有するLi3V2(PO4)3を使用した。前記電極活物質:45重量部、LAGP:50重量部、導電剤として炭素材料:5重量部、前記固体電解質スラリー:170重量部を混合し、電極スラリーを作成した。Next, an electrode slurry was prepared. Specifically, Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 having a NASICON structure was used as the electrode active material. The electrode active material: 45 parts by weight, LAGP: 50 parts by weight, carbon material: 5 parts by weight as a conductive agent, and the solid electrolyte slurry: 170 parts by weight were mixed to prepare an electrode slurry.
次に、グリーンシートを作製した。具体的には、電極スラリーをドクターブレードを用いてPETフィルム上に30μmの厚みでシート状に成形し、φ10mmに打ち抜き電極グリーンシートを作製した。また、固体電解質スラリーをドクターブレードを用いてPETフィルム上に50μmの厚みでシート状に成形し、φ10mmに打ち抜き固体電解質グリーンシートを作製した。 Next, a green sheet was produced. Specifically, the electrode slurry was formed into a sheet shape with a thickness of 30 μm on a PET film using a doctor blade, and punched out to φ10 mm to prepare an electrode green sheet. Moreover, the solid electrolyte slurry was formed into a sheet shape with a thickness of 50 μm on a PET film using a doctor blade, and punched to φ10 mm to produce a solid electrolyte green sheet.
次に、電池積層体を作製した。具体的には、前記固体電解質グリーンシートからPETフィルムを剥離した4枚の固体電解質グリーンシートを積層し、60℃にて圧着することで固体電解質層を得た。続いて、前記電極グリーンシートからPETフィルムを剥離した1枚の電極グリーンシートを、得られた固体電解質層の一方の面に積層し、60℃にて圧着して正極層を形成した。同様の方法で固体電解質層の他方の面に2枚の電極グリーンシートを圧着し、負極層を形成することで、電池積層体を得た。正極層と負極層で使用する電極グリーンシートの枚数に違いがある理由は、Li3V2(PO4)3を正極活物質として用いた場合と負極活物質として用いた場合のLi3V2(PO4)3グラム当たりの容量が約2倍異なることを考慮したためである。正負極層の厚みは使用する電極活物質の材料に応じて適宜変更することができる。Next, a battery stack was produced. Specifically, four solid electrolyte green sheets from which the PET film was peeled off from the solid electrolyte green sheet were stacked and pressed at 60 ° C. to obtain a solid electrolyte layer. Subsequently, one electrode green sheet from which the PET film was peeled from the electrode green sheet was laminated on one surface of the obtained solid electrolyte layer, and pressed at 60 ° C. to form a positive electrode layer. In the same manner, two electrode green sheets were pressure-bonded to the other surface of the solid electrolyte layer to form a negative electrode layer, thereby obtaining a battery laminate. The reason for the difference in the number of electrode green sheets used in the positive electrode layer and the negative electrode layer is that Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 is used as the positive electrode active material and Li 3 V 2 is used as the negative electrode active material. (PO 4 ) This is because the capacity per 3 grams differs by about twice. The thicknesses of the positive and negative electrode layers can be appropriately changed according to the material of the electrode active material to be used.
次に、全固体電池を作製した。具体的には、得られた電池積層体を空気雰囲気下、500℃で熱処理し、有機材料の除去を行った。その後、窒素雰囲気下、750℃で熱処理し、電池積層体を焼結し、全固体電池を得た。 Next, an all-solid battery was produced. Specifically, the obtained battery stack was heat-treated at 500 ° C. in an air atmosphere to remove the organic material. Then, it heat-processed at 750 degreeC in nitrogen atmosphere, the battery laminated body was sintered, and the all-solid-state battery was obtained.
得られた全固体電池を2032型コイン型電池に封止し、3.0〜4.5Vの電圧範囲で100μA/cm2の電流密度で定電流定電圧充放電を行い、充放電試験を実施した。The obtained all solid state battery is sealed in a 2032 type coin-type battery, and a constant current / constant voltage charge / discharge is performed at a current density of 100 μA / cm 2 in a voltage range of 3.0 to 4.5 V, and a charge / discharge test is performed. did.
本実験例にかかる全固体電池は、クラックが発生せず、良好な充放電特性を有することが確認された。
[第6実験例]
第6実験例においては、誘電率の異なる複数の各溶媒にリチウムを含有する固体電解質を分散させ、固体電解質から溶媒へのリチウムの溶出量を調べた。そして、それらの結果から、溶媒の誘電率とリチウムの溶出量の関係を調べた。It was confirmed that the all solid state battery according to this experimental example has good charge / discharge characteristics without cracks.
[Sixth experimental example]
In the sixth experimental example, a solid electrolyte containing lithium was dispersed in each of a plurality of solvents having different dielectric constants, and the amount of lithium eluted from the solid electrolyte into the solvent was examined. From these results, the relationship between the dielectric constant of the solvent and the amount of lithium eluted was examined.
まず、誘電率の異なる複数の溶媒を準備した。 First, a plurality of solvents having different dielectric constants were prepared.
また、固体電解質として、ナシコン型固体電解質Li1.2Al0.2Ti1.8(PO4)3(LATP)を準備した。Further, as the solid electrolyte was prepared NASICON type solid electrolyte Li 1.2 Al 0.2 Ti 1.8 (PO 4) 3 (LATP).
そして、各溶媒150重量部と固体電解質100重量部を、玉石と共にポリエチレン製のポットに封入し、150rpm、6時間、ポット架上で回転した後、室温に静置して上澄み液を抽出し、各溶剤に溶解したリチウムイオン濃度を誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP−AES)で測定した。 Then, 150 parts by weight of each solvent and 100 parts by weight of the solid electrolyte are enclosed in a polyethylene pot together with cobblestones, rotated on a pot rack at 150 rpm for 6 hours, and then left at room temperature to extract a supernatant. The concentration of lithium ions dissolved in each solvent was measured with an inductively coupled plasma optical emission spectrometer (ICP-AES).
表12に溶媒の誘電率(カッコ内の数値)とリチウムの溶出量を示す。 Table 12 shows the dielectric constant of the solvent (numerical values in parentheses) and the elution amount of lithium.
表に示すように、誘電率が17以上の溶媒では、リチウムの溶出量が2.0ppm以上と多いことがわかった。
[第7実験例]
第7実験例においては、誘電率6以下の溶媒Aと、誘電率17以上の溶媒Bを、混合比率を変化させて混合し、各混合溶媒a〜jを作製し、それらの各溶媒にリチウムを含有する固体電解質を分散させ、固体電解質から溶媒へのリチウムの溶出量を調べた。ただし、混合溶媒jは溶媒Bのみとした。そして、それらの結果から、溶媒Aと溶媒Bのそれぞれの誘電率、および溶媒Aと溶媒Bの混合比率と、リチウムの溶出量の関係を調べた。なお、特に明記しない場合は、固体電解質、溶出量の測定方法等については、第6実験例と同様にした。As shown in the table, it was found that in a solvent having a dielectric constant of 17 or more, the amount of lithium eluted was as high as 2.0 ppm or more.
[Seventh experimental example]
In the seventh experimental example, a solvent A having a dielectric constant of 6 or less and a solvent B having a dielectric constant of 17 or more are mixed at different mixing ratios to prepare mixed solvents a to j. The amount of lithium eluted from the solid electrolyte into the solvent was examined. However, the solvent j was only solvent B. From these results, the relationship between the dielectric constants of the solvent A and the solvent B, the mixing ratio of the solvent A and the solvent B, and the lithium elution amount was examined. Unless otherwise specified, the solid electrolyte, the elution amount measurement method, and the like were the same as in the sixth experimental example.
まず、誘電率が6以下の溶媒Aと、誘電率が17以上の溶媒Bを、表13に示す体積比で混合し各混合溶媒a〜jを作製した。 First, a solvent A having a dielectric constant of 6 or less and a solvent B having a dielectric constant of 17 or more were mixed at a volume ratio shown in Table 13 to prepare mixed solvents a to j.
そして、各混合溶媒a〜j150重量部と固体電解質100重量部を、玉石と共にポリエチレン製のポットに封入し、150rpm、6時間、ポット架上で回転した後、室温に静置して上澄み液を抽出し、各溶剤に溶解したリチウムイオン濃度を誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP−AES)で測定した。 Then, 150 parts by weight of each of the mixed solvents a to j and 100 parts by weight of the solid electrolyte are enclosed in a polyethylene pot together with cobblestones, rotated on a pot rack at 150 rpm for 6 hours, and then allowed to stand at room temperature to obtain a supernatant. The concentration of lithium ions extracted and dissolved in each solvent was measured with an inductively coupled plasma emission spectrometer (ICP-AES).
表13に各混合溶媒a〜jのリチウム溶出量を示す。 Table 13 shows the lithium elution amounts of the mixed solvents a to j.
溶媒Aの含有量が、全溶媒に占める体積比率で1%である混合溶媒eにおいては、リチウムの溶出量が2.5ppm以上となったが、それ以外の混合溶媒においては、2.5ppm未満と良好であった。この結果から、誘電率が6以下の非極性、あるいは低極性溶剤と、誘電率が17以上の極性溶剤を混合した混合溶媒では、誘電率が6以下の非極性、あるいは低極性溶剤の混合比率を、全溶媒に占める体積比率で1%よりも多くすれば、固体電解質粉末からのリチウム溶出を抑制できることが確認できた。
[第8実験例]
第8実験例においては、スラリーに含有させる無機粉末の体積平均粒径を変化させて、複数種類の固体電解質粉末P1〜P8を作製し、それらの固体電解質粉末を使用して固体電解質スラリーP1〜P8を作製し、それらの分散性を比較した。In the mixed solvent e in which the content of the solvent A is 1% in the volume ratio to the total solvent, the elution amount of lithium is 2.5 ppm or more, but in other mixed solvents, it is less than 2.5 ppm. And it was good. From this result, in a mixed solvent in which a nonpolar or low polarity solvent having a dielectric constant of 6 or less and a polar solvent having a dielectric constant of 17 or more are mixed, the mixing ratio of the nonpolar or low polarity solvent having a dielectric constant of 6 or less It can be confirmed that the elution of lithium from the solid electrolyte powder can be suppressed by increasing the volume ratio of 1% by volume in the total solvent.
[Example 8]
In the eighth experimental example, the volume average particle size of the inorganic powder contained in the slurry is changed to produce a plurality of types of solid electrolyte powders P1 to P8, and these solid electrolyte powders are used to produce solid electrolyte slurries P1 to P1. P8 was produced and their dispersibility was compared.
なお、以下において特に記述されていない材料、作製方法等については、上述した第1実施形態に開示した内容によった。 Note that materials, manufacturing methods, and the like that are not particularly described below are based on the contents disclosed in the first embodiment.
まず、固体電解質を作製した。具体的には、Li2CO3、Al2O3、GeO2、H3PO4を乳鉢で混合し、空気雰囲気下で1200℃で5時間溶融した後、溶融物を流水中に滴下し、Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3の組成を有するガラス粉末を作製した。得られたガラス粉末を乳鉢で粗粉砕した後、600℃で焼成してナシコン構造を有するLi1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3(LAGP)の結晶相を有するリチウム含有リン酸化合物を得た。前記リチウム含有リン酸化合物を乾式ジェットミルで粉砕し、体積平均粒径、90体積%の平均粒径、99体積%の平均粒径が異なる固体電解質粉末P1〜P7を作製した。First, a solid electrolyte was produced. Specifically, Li 2 CO 3 , Al 2 O 3 , GeO 2 , H 3 PO 4 are mixed in a mortar and melted at 1200 ° C. for 5 hours in an air atmosphere, and then the melt is dropped into running water, A glass powder having a composition of Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 (PO 4 ) 3 was produced. The obtained glass powder was coarsely pulverized in a mortar and then fired at 600 ° C. to obtain a lithium-containing phosphate compound having a crystal phase of Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 (PO 4 ) 3 (LAGP) having a NASICON structure. . The lithium-containing phosphoric acid compound was pulverized by a dry jet mill to prepare solid electrolyte powders P1 to P7 having different volume average particle diameter, 90 volume% average particle diameter, and 99 volume% average particle diameter.
また、これとは別に、Li2CO3、V2O5、H3PO4を乳鉢で混合し、空気雰囲気下、400℃で10時間焼成した後、導電剤となる炭素粉末を混合し、Li3V2(PO4)3(LVP)の組成を有するガラス粉末を作製した。得られたガラス粉末を乳鉢で粉砕した後、アルゴン雰囲気下で900℃、10時間焼成し、乾式ジェットミルで粉砕して、ナシコン構造を有するLVPの結晶相を持つ炭素−活物質複合体粉末を得た。なお、炭素粉末の添加量は、LAGP粉末90重量部に対し、炭素粉末10重量部とした。得られた炭素−活物質複合体粉末と固体電解質粉末Dを1:1の重量比で混合し、合材粉末P8を得た。Separately, Li 2 CO 3 , V 2 O 5 , H 3 PO 4 are mixed in a mortar, baked at 400 ° C. for 10 hours in an air atmosphere, and then mixed with carbon powder as a conductive agent, A glass powder having a composition of Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 (LVP) was produced. The obtained glass powder was pulverized in a mortar, then calcined at 900 ° C. for 10 hours in an argon atmosphere, and pulverized in a dry jet mill to obtain a carbon-active material composite powder having an LVP crystal phase having a NASICON structure. Obtained. The amount of carbon powder added was 10 parts by weight of carbon powder with respect to 90 parts by weight of LAGP powder. The obtained carbon-active material composite powder and the solid electrolyte powder D were mixed at a weight ratio of 1: 1 to obtain a composite powder P8.
表14に固体電解質粉末P1〜P7および合材粉末P8の体積平均粒径、90体積%の平均粒径、99体積%の平均粒径を示す。なお、固体電解質粉末の粒度分布、体積平均粒径、90体積%の平均粒径、99体積%の平均粒径は、レーザー回折散乱型粒度分布測定装置により測定した。(マイクロトラックHRA:日機装(株)製) Table 14 shows the volume average particle diameter, the 90 volume% average particle diameter, and the 99 volume% average particle diameter of the solid electrolyte powders P1 to P7 and the composite powder P8. The particle size distribution, volume average particle diameter, 90 volume% average particle diameter, and 99 volume% average particle diameter of the solid electrolyte powder were measured by a laser diffraction scattering type particle size distribution measuring apparatus. (Microtrack HRA: Nikkiso Co., Ltd.)
図4に固体電解質粉末P1、図5に固体電解質粉末P2、図6に固体電解質粉末P3、図7に固体電解質粉末P4、図8に固体電解質粉末P5、図9に固体電解質粉末P6、図10に固体電解質粉末P7、図11に合材粉末P8の粒度分布曲線(実線)と累積粒度分布曲線(破線)をそれぞれ示す。 4 is a solid electrolyte powder P1, FIG. 5 is a solid electrolyte powder P2, FIG. 6 is a solid electrolyte powder P3, FIG. 7 is a solid electrolyte powder P4, FIG. 8 is a solid electrolyte powder P5, FIG. 9 is a solid electrolyte powder P6, and FIG. Shows the particle size distribution curve (solid line) and cumulative particle size distribution curve (broken line) of the solid electrolyte powder P7, and FIG.
そして、得られた固体電解質粉末P1〜P7、合材粉末P8を用いて以下の様にスラリーを作製した。 And the slurry was produced as follows using the obtained solid electrolyte powder P1-P7 and composite powder P8.
まず、100重量部のアルコール溶媒に、20重量部のポリビニルブチラール樹脂を溶解して有機ビヒクルを作製した。なお、ポリビニルブチラール樹脂は、分子量20000のものを使用した。 First, 20 parts by weight of polyvinyl butyral resin was dissolved in 100 parts by weight of an alcohol solvent to prepare an organic vehicle. A polyvinyl butyral resin having a molecular weight of 20000 was used.
次に、100重量部の固体電解質粉末P1〜P7または合材粉末P8と、150重量部の有機ビヒクルとを混合、撹拌しスラリーP1〜P8を作製した。 Next, 100 parts by weight of solid electrolyte powders P1 to P7 or composite powder P8 and 150 parts by weight of an organic vehicle were mixed and stirred to prepare slurries P1 to P8.
そして、スラリーP1〜P8の分散性を、ティー・エイ・インスツルメント(株)製 ARES RFSIIIを用いてひずみ制御により0〜200[1/s]の範囲を往復し、チクソ性の有無を調べて評価した。なお、測定は、スラリー作製直後と、スラリーを室温で24時間静置した後の2回行った。 Then, the dispersibility of the slurries P1 to P8 was reciprocated in the range of 0 to 200 [1 / s] by strain control using ARES RFSIII manufactured by TA Instruments Inc., and the presence or absence of thixotropy was examined. And evaluated. The measurement was performed twice immediately after the slurry was produced and after the slurry was allowed to stand at room temperature for 24 hours.
表15にスラリーP1〜P8の分散性の評価結果を示す。評価は、以下に示すスラリーGを基準に、チクソ性が低い(または、確認されない)場合に○を、チクソ性が高い場合を×とした。また、スラリー製造に問題のない程度にチクソ性がやや高い場合を△とした。 Table 15 shows the evaluation results of the dispersibility of the slurries P1 to P8. In the evaluation, based on the slurry G shown below, ◯ was given when the thixotropy was low (or not confirmed), and x was given when the thixotropy was high. In addition, a case where the thixotropy is slightly high to the extent that there is no problem in slurry production was indicated as Δ.
これらの結果から、固体電解質粉末の体積平均粒径が5μm以下、90体積%の粒径が20μm以下のスラリーにおいて、スラリー作製直後の分散性が高いことが確認された。更に固体電解質粉末の99体積%の粒径が20μm以下のスラリーにおいて、24時間静置後の分散性が高いことが確認された。スラリーP8のように、電極活物質粉末と固体電解質粉末を含むスラリーにおいても、混合粉末の体積平均粒径が5μm以下、99体積%の粒径が20μm以下にすることで、分散性の高いスラリーを作製できることが確認できた。
[第9実験例]
第9実験例においては、スラリーに含有させる有機材料に、高分子材料Cおよび高分子材料Dを使用し、高分子材料Cを高分子材料Dよりも先に混合し、高分子材料Dの平均重合度が高分子材料Cの平均重合度より高く、溶解性パラメータSP値の差が5.0以下となるようにしてスラリーQ1〜Q13を作製し、それらの分散性を比較した。From these results, it was confirmed that in the slurry in which the volume average particle size of the solid electrolyte powder is 5 μm or less and the 90% by volume particle size is 20 μm or less, the dispersibility immediately after the preparation of the slurry is high. Furthermore, it was confirmed that the dispersibility after standing for 24 hours was high in a slurry having a particle size of 99% by volume of the solid electrolyte powder of 20 μm or less. Even in a slurry containing electrode active material powder and solid electrolyte powder, like slurry P8, a slurry with high dispersibility can be obtained by setting the volume average particle size of the mixed powder to 5 μm or less and the 99% by volume particle size to 20 μm or less. It was confirmed that can be produced.
[Example 9]
In the ninth experimental example, the polymer material C and the polymer material D are used as the organic material contained in the slurry, the polymer material C is mixed before the polymer material D, and the average of the polymer materials D is determined. Slurries Q1 to Q13 were prepared such that the degree of polymerization was higher than the average degree of polymerization of the polymer material C and the difference in solubility parameter SP value was 5.0 or less, and their dispersibility was compared.
なお、以下において特に記述されていない材料、作製方法等については、上述した第3実施形態に開示した内容によった。 Note that materials, production methods, and the like that are not particularly described below are based on the contents disclosed in the above-described third embodiment.
高分子材料Cおよび高分子材料Dとして、基本構造が化学式1で表されるポリビニルアセタール樹脂を用いた。なお、化学式1中のRはプロピル基(C3H7−)である。高分子材料CおよびDの各構造単位の繰り返し単位X、Y、Zの値を表16に示す。なお、高分子材料C、あるいは高分子材料Dとして用いたポリビニルアセタール樹脂の重合度と分子量は、表17の通りである。As the polymer material C and the polymer material D, a polyvinyl acetal resin having a basic structure represented by the
まず、平均重合度n1の高分子材料C:5重量部をアルコール溶媒:100重量部と混合し有機ビヒクルCを作製した。平均重合度n2の高分子材料D:20重量部をアルコール溶媒:100重量部と混合し有機ビヒクルDを作製した。First, an organic vehicle C was prepared by mixing 5 parts by weight of a polymer material C having an average polymerization degree n 1 with 100 parts by weight of an alcohol solvent. An organic vehicle D was prepared by mixing 20 parts by weight of a polymer material D having an average degree of polymerization n 2 with 100 parts by weight of an alcohol solvent.
無機粉末として、ナシコン型構造のリチウム含有リン酸化合物Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3(以下、LAGPという):100重量部に対し、有機ビヒクルC:15重量部を混合し混合液を作製した。次に、無機粉末(LAGP):100重量部に対し、有機ビヒクルD:100重量部を秤量した。前記混合液と有機ビヒクルCを12時間混合した後、有機ビヒクルDを加えて12時間混合し固体電解質スラリーを作製した。なお、平均重合度は、高分子材料をテトラヒドロフランなどの溶媒に溶解させ、GPC(Gel Permeation Chromatograohy)を用いて数平均分子量と重量平均分子量を測定した。得られた数平均分子量と重量平均分子量および、H1−NMR測定により求めたブチラール化度から重合度を計算できる。As inorganic powder, lithium-containing phosphate compound Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 (PO 4 ) 3 (hereinafter referred to as LAGP): 100 parts by weight of organic vehicle C: 15 parts by weight of organic vehicle C was mixed as the inorganic powder. Produced. Next, 100 parts by weight of the organic vehicle D was weighed with respect to 100 parts by weight of the inorganic powder (LAGP). After the mixed solution and the organic vehicle C were mixed for 12 hours, the organic vehicle D was added and mixed for 12 hours to prepare a solid electrolyte slurry. The average degree of polymerization was determined by dissolving the polymer material in a solvent such as tetrahydrofuran and measuring the number average molecular weight and the weight average molecular weight using GPC (Gel Permeation Chromatography). The polymerization degree can be calculated from the obtained number average molecular weight and weight average molecular weight and the degree of butyralization determined by H 1 -NMR measurement.
平均重合度n1が100の高分子材料C、平均重合度200の高分子材料Dを用いて、上述した方法で固体電解質スラリーQ1を作製した。Using the polymer material C having an average degree of polymerization n 1 of 100 and the polymer material D having an average degree of polymerization of 200, a solid electrolyte slurry Q1 was produced by the method described above.
平均重合度n1が200の高分子材料C、平均重合度400の高分子材料Dを用いて、上述した方法で固体電解質スラリーQ2を作製した。Using the polymer material C having an average degree of polymerization n 1 of 200 and the polymer material D having an average degree of polymerization of 400, a solid electrolyte slurry Q2 was produced by the method described above.
平均重合度n1が400の高分子材料C、平均重合度600の高分子材料Dを用いて、上述した方法で固体電解質スラリーQ3を作製した。Using the polymer material C having an average degree of polymerization n 1 of 400 and the polymer material D having an average degree of polymerization of 600, a solid electrolyte slurry Q3 was produced by the method described above.
平均重合度n1が600の高分子材料C、平均重合度800の高分子材料Dを用いて、上述した方法で固体電解質スラリーQ4を作製した。Using the polymer material C having an average degree of polymerization n 1 of 600 and the polymer material D having an average degree of polymerization of 800, a solid electrolyte slurry Q4 was produced by the method described above.
平均重合度n1が400の高分子材料C、平均重合度1000の高分子材料Dを用いて、上述した方法で固体電解質スラリーQ5を作製した。Using the polymer material C having an average degree of polymerization n 1 of 400 and the polymer material D having an average degree of polymerization of 1000, a solid electrolyte slurry Q5 was produced by the method described above.
平均重合度n1が400の高分子材料C、平均重合度1700の高分子材料Dを用いて、上述した方法で固体電解質スラリーQ6を作製した。Using the polymer material C having an average degree of polymerization n 1 of 400 and the polymer material D having an average degree of polymerization of 1700, a solid electrolyte slurry Q6 was produced by the method described above.
平均重合度n1が1700の高分子材料C、平均重合度400の高分子材料Dを用いて、上述した方法で固体電解質スラリーQ7を作製した。Using the polymer material C having an average degree of polymerization n 1 of 1700 and the polymer material D having an average degree of polymerization of 400, a solid electrolyte slurry Q7 was produced by the method described above.
上記スラリーQ1〜Q7で使用した高分子材料CおよびDをそれぞれSP値が既知の溶媒に混合し、撹拌した時の高分子材料の溶解性からSP値を求めた。SP値が異なる溶媒を用意し、各溶媒に高分子材料を混合した。高分子が溶解した溶媒のSP値の最大値を高分子材料のSPと仮定した。こうして求めた高分子材料CおよびDのSP値の差を算出し、高分子材料CおよびDのSP値の差が5.0以下であるかを確認した。その結果を表18に示す。 The polymer materials C and D used in the slurries Q1 to Q7 were each mixed with a solvent having a known SP value, and the SP value was determined from the solubility of the polymer material when stirred. Solvents having different SP values were prepared, and a polymer material was mixed in each solvent. The maximum SP value of the solvent in which the polymer was dissolved was assumed to be SP of the polymer material. The difference between the SP values of the polymer materials C and D thus obtained was calculated, and it was confirmed whether the difference between the SP values of the polymer materials C and D was 5.0 or less. The results are shown in Table 18.
次に、スラリーQ1〜Q7の固体電解質スラリー分散性を、ティー・エイ・インスツルメント(株)製 ARES RFSIIIを用いてひずみ制御により0〜200[1/s]の範囲を往復し、チクソ性の有無を調べて評価した。その結果を、表19に示す。 Next, the solid electrolyte slurry dispersibility of the slurries Q1 to Q7 was reciprocated in the range of 0 to 200 [1 / s] by strain control using ARES RFSIII manufactured by TA Instruments Inc., and thixotropy The presence or absence of was examined and evaluated. The results are shown in Table 19.
スラリーQ1〜Q6の分散性は良好であったが、スラリーQ7はチクソ性を示し分散性が悪かった。スラリーQ7は有機ビヒクルCと無機粉末の混合過程において凝集がおこり、その後、有機ビヒクルDを混合しても凝集したままであった。高分子材料Dよりも高分子材料Cの方が重合度が高く、凝集したと考えられる。 The dispersibility of the slurries Q1 to Q6 was good, but the slurry Q7 showed thixotropy and poor dispersibility. The slurry Q7 agglomerated during the mixing process of the organic vehicle C and the inorganic powder, and then remained agglomerated even when the organic vehicle D was mixed. The polymer material C has a higher degree of polymerization than the polymer material D and is considered to have aggregated.
次に、高分子材料Cとして平均重合度n1が500のポリメタクリル酸エステル系のアクリル樹脂を用い、高分子材料Dとして、平均重合度n2が1000のポリメタクリル酸エステル系のアクリル樹脂を用いて実験をおこなった。なお、この場合の高分子材料Cの分子量は22000、高分子材料Dの分子量は44000である。Next, a polymethacrylic ester acrylic resin having an average degree of polymerization n 1 of 500 is used as the polymer material C, and a polymethacrylic ester acrylic resin having an average degree of polymerization n 2 of 1000 is used as the polymer material D. The experiment was conducted using this. In this case, the molecular weight of the polymer material C is 22000, and the molecular weight of the polymer material D is 44000.
上述した方法により、高分子材料CとDのSP値を測定したところ、いずれも9.3であった。ゆえに、SP値の差は0である。 When the SP values of the polymer materials C and D were measured by the method described above, both were 9.3. Therefore, the difference in SP value is zero.
上述した方法により、無機粉末としてLAGPを用いて固体電解質スラリーQ8を作製した。スラリーQ8の分散性を上記の方法で評価したところ、チクソ性がなく、分散性の高いスラリーを得られたことを確認した。即ち、ポリビニルアセタール樹脂とは別の樹脂を用いた場合においても、高分子材料C、DのSP値が5.0以下の材料を使用することで、チクソ性がなく分散性の高いスラリーを得ることを確認した。 By the method described above, a solid electrolyte slurry Q8 was produced using LAGP as the inorganic powder. When the dispersibility of the slurry Q8 was evaluated by the above method, it was confirmed that a slurry having no thixotropy and high dispersibility was obtained. That is, even when a resin different from the polyvinyl acetal resin is used, a slurry having no thixotropy and high dispersibility can be obtained by using a material having an SP value of 5.0 or less for the polymer materials C and D. It was confirmed.
高分子材料C、Dとして、上記のポリビニルアセタール樹脂を用い、無機粉末としてLAGPを用いた。ただし、高分子材料Cの平均重合度n1は400であり、高分子材料Dの平均重合度n2は800である。As the polymer materials C and D, the above-mentioned polyvinyl acetal resin was used, and LAGP was used as the inorganic powder. However, the average degree of polymerization n 1 of the polymer material C is 400, and the average degree of polymerization n 2 of the polymer material D is 800.
上述した方法により、LAGP:100重量部に対し、高分子材料Cの含有量が0.05重量部となるように固体電解質スラリーQ8を作製した。なお、無機粉末100重量部に対し、有機ビヒクルDを100重量部添加した。 By the method described above, solid electrolyte slurry Q8 was prepared so that the content of polymer material C was 0.05 parts by weight with respect to LAGP: 100 parts by weight. In addition, 100 parts by weight of the organic vehicle D was added to 100 parts by weight of the inorganic powder.
スラリーQ8と同様の方法により、固体電解質スラリーQ9を作製した。ただし、LAGP:100重量部に対し、高分子材料Cの含有量が0.1重量部となるようにした。 Solid electrolyte slurry Q9 was produced by the same method as slurry Q8. However, the content of the polymer material C was 0.1 parts by weight with respect to 100 parts by weight of LAGP.
スラリーQ8と同様の方法により、固体電解質スラリーQ10を作製した。ただし、LAGP:100重量部に対し、高分子材料Cの含有量が1重量部となるようにした。 Solid electrolyte slurry Q10 was produced in the same manner as slurry Q8. However, the content of the polymer material C was 1 part by weight with respect to LAGP: 100 parts by weight.
スラリーQ8と同様の方法により、固体電解質スラリーQ11を作製した。ただし、LAGP:100重量部に対し、高分子材料Cの含有量が10重量部となるようにした。 A solid electrolyte slurry Q11 was produced by the same method as that for the slurry Q8. However, the content of the polymer material C was 10 parts by weight with respect to LAGP: 100 parts by weight.
スラリーQ8と同様の方法により、固体電解質スラリーQ12を作製した。ただし、LAGP:100重量部に対し、高分子材料Cの含有量が20重量部となるようにした。 A solid electrolyte slurry Q12 was produced by the same method as that for the slurry Q8. However, the content of the polymer material C was 20 parts by weight with respect to LAGP: 100 parts by weight.
スラリーQ8と同様の方法により、固体電解質スラリーQ13を作製した。ただし、LAGP:100重量部に対し、高分子材料Cの含有量が30重量部となるようにした。 A solid electrolyte slurry Q13 was produced by the same method as that for the slurry Q8. However, the content of the polymer material C was 30 parts by weight with respect to LAGP: 100 parts by weight.
高分子材料Cの含有量がスラリー中における無機粉末の分散性に与える影響を確認するため、有機ビヒクルDを混合する前の混合液と、有機ビヒクルDを混合した後のスラリーの両方について、上述した方法により、チクソ性の有無を調べて分散性の評価を行った。表20から明らかなように、無機粉末100重量部に対し有機材料Cの添加量は0.1〜20の範囲であることが好ましい。 In order to confirm the influence of the content of the polymer material C on the dispersibility of the inorganic powder in the slurry, both the mixed solution before mixing the organic vehicle D and the slurry after mixing the organic vehicle D are described above. The dispersibility was evaluated by investigating the presence or absence of thixotropy. As apparent from Table 20, the amount of the organic material C added is preferably in the range of 0.1 to 20 with respect to 100 parts by weight of the inorganic powder.
本発明の全固体電池用スラリーは、全固体電池用スラリーの分散性を高め、表面が平滑な全固体電池用グリーンシートを作製することができる。従って、電池特性に優れた全固体電池の製造に有用である。 The slurry for all solid state battery of the present invention can improve the dispersibility of the slurry for all solid state battery and produce a green sheet for all solid state battery having a smooth surface. Therefore, it is useful for the production of an all-solid battery having excellent battery characteristics.
10:積層体
11:負極層
12:固体電解質層
13:正極層10: Laminate 11: Negative electrode layer 12: Solid electrolyte layer 13: Positive electrode layer
Claims (25)
前記有機材料は、少なくとも15000以上の分子量を有するノニオン系分散剤を含有する、全固体電池用スラリー。An all-solid-state battery slurry containing at least an inorganic material, an organic material, and a solvent,
The said organic material is a slurry for all-solid-state batteries containing the nonionic dispersing agent which has a molecular weight of 15000 or more.
前記溶媒Aを全溶媒に対して体積比率で1%よりも多く含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載された全固体電池用スラリー。The solvent contains a solvent A having a dielectric constant of 6 or less and a solvent B soluble in the solvent A and having a dielectric constant of 17 or more;
The slurry for all-solid-state batteries described in any one of Claims 1-7 which contains more than 1% of the said solvent A with a volume ratio with respect to all the solvents.
前記高分子材料Cが前記高分子材料Dよりも先に混合され、
前記高分子材料Dの平均重合度が前記高分子材料Cの平均重合度より高く、溶解性パラメータSP値の差が5.0以下である、請求項1〜7のいずれか1項に記載された全固体電池用スラリー。The organic material contains a polymer material C that is the nonionic dispersant, and a polymer material D,
The polymer material C is mixed before the polymer material D,
The average polymerization degree of the polymer material D is higher than the average polymerization degree of the polymer material C, and the difference in solubility parameter SP value is 5.0 or less. Slurry for all solid state batteries.
有機材料と無機材料と溶媒とを混合しスラリーを得るスラリー作製工程とを有する全固体電池用スラリーの製造方法であって、
前記有機材料は、少なくとも15000以上の分子量を有するノニオン系分散剤を含む、全固体電池用スラリーの製造方法。A step of preparing an organic material, an inorganic material, and a solvent;
A method for producing a slurry for an all-solid-state battery comprising a slurry preparation step of mixing an organic material, an inorganic material, and a solvent to obtain a slurry,
The said organic material is a manufacturing method of the slurry for all-solid-state batteries containing the nonionic dispersing agent which has a molecular weight of 15000 or more.
有機材料と無機材料と溶媒とを混合し混合物を得る混合工程と、
前記混合工程で得られた前記混合物と他の有機材料を混合しスラリーを得るスラリー作製工程とを有する全固体電池用スラリーの製造方法であって、
前記有機材料は、少なくとも15000以上の分子量を有するノニオン系分散剤を含み、前記他の有機材料は、少なくともバインダーを含む、全固体電池用スラリーの製造方法。A step of preparing an organic material, an inorganic material, and a solvent;
A mixing step of mixing an organic material, an inorganic material, and a solvent to obtain a mixture;
A method for producing a slurry for an all-solid-state battery, comprising a slurry preparation step of mixing the mixture obtained in the mixing step with another organic material to obtain a slurry,
The method for producing a slurry for an all-solid-state battery, wherein the organic material includes a nonionic dispersant having a molecular weight of at least 15000 and the other organic material includes at least a binder.
前記混合工程で混合される前記有機材料が前記高分子材料Cであり、
前記スラリー作製工程で混合される前記他の有機材料が前記高分子材料Dであり、
前記高分子材料Dの平均重合度が前記高分子材料Cの平均重合度より高く、溶解性パラメータSP値の差が5.0以下である、請求項23に記載された全固体電池用スラリーの製造方法。The organic material contains the polymer material C that is the nonionic dispersant and the polymer material D,
The organic material mixed in the mixing step is the polymer material C,
The other organic material mixed in the slurry preparation step is the polymer material D,
The average polymerization degree of the polymer material D is higher than the average polymerization degree of the polymer material C, and the difference in solubility parameter SP value is 5.0 or less. Production method.
無機材料と溶媒とを混合し混合物を得る混合工程と、
有機材料と溶媒とを混合し有機ビヒクルを作製する有機ビヒクル作製工程と、
前記混合物と前記有機ビヒクルとを混合する第2の混合工程と、を有する全固体電池用スラリーの製造方法であって、
前記有機材料は、少なくとも15000以上の分子量を有するノニオン系分散剤を含む、全固体電池用スラリーの製造方法。A step of preparing an organic material, an inorganic material, and a solvent;
A mixing step of mixing an inorganic material and a solvent to obtain a mixture;
An organic vehicle production process for producing an organic vehicle by mixing an organic material and a solvent;
A second mixing step of mixing the mixture and the organic vehicle, and a method for producing an all-solid battery slurry,
The said organic material is a manufacturing method of the slurry for all-solid-state batteries containing the nonionic dispersing agent which has a molecular weight of 15000 or more.
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