JP6183783B2 - All solid battery - Google Patents
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Description
本発明は全固体電池に関し、より詳しくは電極層が固体電解質層の両主面に設けられ、これら固体電解質層及び電極層のそれぞれに固体電解質材料が含有された全固体電池に関する。 The present invention relates to an all-solid battery, and more particularly to an all-solid battery in which electrode layers are provided on both main surfaces of a solid electrolyte layer, and each of the solid electrolyte layer and the electrode layer contains a solid electrolyte material.
近年、携帯電話、ノートパソコン、デジタルカメラ等の携帯用電子機器の市場拡大に伴い、これら電子機器のコードレス電源として二次電池の開発が盛んに行なわれている。また、地球温暖化や石油資源の枯渇化等を背景に二次電池を動力源とした電気自動車やハイブリッド自動車の開発も盛んに行われている。 In recent years, with the expansion of the market for portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers, and digital cameras, secondary batteries have been actively developed as cordless power sources for these electronic devices. In addition, with the background of global warming and the depletion of petroleum resources, development of electric vehicles and hybrid vehicles using secondary batteries as a power source is also actively conducted.
このような状況下、リチウムイオンを荷電担体とし、その電荷授受に伴う電気化学反応を利用したリチウムイオン二次電池が既に普及している。 Under such circumstances, lithium ion secondary batteries using lithium ions as charge carriers and utilizing an electrochemical reaction associated with charge exchange are already in widespread use.
しかしながら、この種のリチウムイオン二次電池では、イオンを移動させるための媒体として、通常、有機化合物を主体とした液体電解質(電解液)が使用されているが、この液体電解質は二次電池の缶体から外部に漏出するおそれがある。また、液体電解質として通常使用される有機化合物は可燃性物質であるため、十分な安全性を確保することができず、高温安定性や耐久性にも劣る。 However, in this type of lithium ion secondary battery, a liquid electrolyte (electrolytic solution) mainly composed of an organic compound is usually used as a medium for transferring ions. There is a risk of leakage from the can. Moreover, since the organic compound normally used as a liquid electrolyte is a combustible substance, sufficient safety cannot be ensured, and high temperature stability and durability are also inferior.
このため、今日では液体電解質に代えて固体電解質を使用した二次電池の研究・開発が盛んに行われており、さらには電解質を固体電解質で構成し、かつ他の構成部材も固体で構成した全固体電池の開発も盛んに行われている。 For this reason, research and development of secondary batteries using solid electrolytes instead of liquid electrolytes are being actively conducted today, and the electrolytes are made of solid electrolytes and other components are also made of solids. All-solid-state batteries are also being actively developed.
例えば、特許文献1では、正極活物質を含有する正極層と、負極活物質を含有する負極層と、前記正極層および負極層の間に形成された固体電解質層とを有し、前記正極層および前記負極層の少なくとも一つが、酸化物活物質と、酸化前と酸化後とで界面抵抗増加率が2倍以下であるガラス状硫化物固体電解質材料とを含有した全固体電池が提案されている。
For example,
すなわち、ガラス状硫化物は良好なイオン伝導性を有するものの、該ガラス状硫化物を電極層中の固体電解質材料に使用した場合、高温雰囲気下で電極層中の酸化物活物質と接触すると、ガラス状硫化物が熱によって酸化し、イオン伝導度の低下を招いて内部抵抗が増大するおそれがある。 That is, although the glassy sulfide has good ionic conductivity, when the glassy sulfide is used for the solid electrolyte material in the electrode layer, when it comes into contact with the oxide active material in the electrode layer under a high temperature atmosphere, The glassy sulfide is oxidized by heat, which may cause a decrease in ionic conductivity and increase internal resistance.
そこで、特許文献1では、酸化前と酸化後とで界面抵抗増加率が2倍以下となるようなガラス状硫化物固体電解質材料を電極層中に含有させ、これにより固体電解質材料の劣化を抑制しようとしている。
Therefore, in
また、この特許文献1では、ガラス状硫化物は、良好なイオン伝導性を有することから、固体電解質層にも使用されている。
Moreover, in this
さらに、特許文献2には、主相にLiXSiYN1/3(X+4Y)(ただし、X>0、Y>0)で表される組成を有し、Caを含むリチウムケイ素窒化物焼結体が提案されている。
Further,
この特許文献2では、Liの一部をCaで置換することにより、活性化エネルギーを低下させ、これにより高温状態から温度が低下してもイオン伝導度が低下するのを抑制するようにしている。
In this
すなわち、この特許文献2では、Caの置換量により活性化エネルギーを変動させ、これによりイオン伝導度を制御している。
That is, in this
ところで、上記全固体電池では、高温域でのイオン伝導度を大きくすることにより、高温雰囲気で使用しても所望の容量特性を確保することが可能となる。一方、室温付近ではイオン伝導度を小さくすることにより、室温付近での自己放電が少なくなることから、良好な保存性を得ることが可能となる。さらに、電極層ではイオン伝導度の温度変動に対するバラツキを抑制するのが好ましく、これにより電極層の内部抵抗のバラツキを抑制でき、電池特性の劣化を抑制できると考えられる。 By the way, in the all solid state battery, it is possible to ensure desired capacity characteristics even when used in a high temperature atmosphere by increasing the ionic conductivity in a high temperature range. On the other hand, by reducing the ionic conductivity near room temperature, self-discharge near the room temperature is reduced, so that good storage stability can be obtained. Furthermore, it is preferable to suppress variations in ion conductivity with respect to temperature fluctuations in the electrode layer, which can suppress variations in internal resistance of the electrode layer and suppress deterioration in battery characteristics.
したがって、この種の全固体電池では、温度変動に対するイオン伝導度の制御を適切に行うのが望ましい。 Therefore, in this type of all solid state battery, it is desirable to appropriately control the ionic conductivity with respect to temperature fluctuations.
しかしながら、特許文献1は、高温雰囲気でのイオン伝導度の低下を抑制しているものの、温度変動に対してはイオン伝導度の制御を行っていないため、室温付近で良好な保存性を確保するのは困難である。また、上述したように温度変動に対しイオン伝導度の制御を行なっていないことから、温度変動に起因してイオン伝導度のバラツキが電極層内で生じると、電極層の内部抵抗にもバラツキが生じ、このため特性劣化を招くおそれがある。
However, although
また、特許文献2は、Caの置換量によりイオン伝導度を制御し、これにより高温状態から温度が低下してもイオン伝導度が低下するのを抑制しようとしているが、特許文献1と同様、温度変動に対してイオン伝導度を制御したものではなく、室温付近で良好な保存性を確保するのは困難であり、また、電極層の内部抵抗にバラツキが生じ、特性劣化を招くおそれがある。
Further,
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、高温雰囲気で使用しても大きな容量を確保できる良好な容量特性を有し、かつ保存性が良好で電池特性の劣化を極力抑制できる焼結式の全固体電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and has good capacity characteristics that can secure a large capacity even when used in a high temperature atmosphere, and has good storage characteristics and suppresses deterioration of battery characteristics as much as possible. It is an object of the present invention to provide a sintered all solid state battery.
イオン伝導度と温度との関係は、アレニウスの式に依存することが知られておる。 It is known that the relationship between ionic conductivity and temperature depends on the Arrhenius equation.
後述するアレニウスの式によると、イオン伝導度は、温度が高くなると大きくなり、低温になると小さくなる。そして、活性化エネルギーが大きい場合は、温度差に対するイオン伝導度の変動も大きくなる。したがって、このような活性化エネルギーの大きい固体電解質材料を固体電解質層に使用すると、高温雰囲気ではより大きなイオン伝導度を得ることができ、所望の大容量の全固体電池を得ることが可能となる。一方、低温雰囲気ではイオン伝導度は十分に小さくなり、自己放電も少なくなることから、室温付近での良好な保存性を確保することが可能となる。 According to the Arrhenius equation described later, the ionic conductivity increases as the temperature increases and decreases as the temperature decreases. And when activation energy is large, the fluctuation | variation of the ionic conductivity with respect to a temperature difference also becomes large. Therefore, when such a solid electrolyte material having a large activation energy is used for the solid electrolyte layer, a higher ionic conductivity can be obtained in a high-temperature atmosphere, and a desired large-capacity all-solid battery can be obtained. . On the other hand, since the ionic conductivity is sufficiently small and self-discharge is reduced in a low-temperature atmosphere, it is possible to ensure good storage stability near room temperature.
また、活性化エネルギーが小さい場合は、温度差に対するイオン伝導度の変動が小さくなる。したがって、このような活性化エネルギーの小さい固体電解質材料を電極層、例えば負極層に使用すると、温度変動に伴うイオン伝導度の変化も小さくなり、電極層での内部抵抗のバラツキも抑制できることから、電池特性の劣化を抑制することが可能となる。 Moreover, when activation energy is small, the fluctuation | variation of the ionic conductivity with respect to a temperature difference becomes small. Therefore, when such a solid electrolyte material having a small activation energy is used for an electrode layer , for example, a negative electrode layer , a change in ionic conductivity due to temperature fluctuation is also reduced, and variation in internal resistance in the electrode layer can be suppressed. It becomes possible to suppress deterioration of battery characteristics.
本発明はこのような知見に基づきなされたものであって、本発明に係る全固体電池は、正極層及び負極層が固体電解質層の両主面にそれぞれ設けられ、前記固体電解質層に第1の固体電解質材料が含有されると共に、前記負極層に第2の固体電解質材料が含有され、前記第1及び第2の固体電解質材料は、アレニウスプロットによる活性化エネルギーを有すると共に、前記第1の固体電解質材料の前記活性化エネルギーは、前記第2の固体電解質材料の前記活性化エネルギーよりも大きいことを特徴としている。 The present invention has been made on the basis of such knowledge. In the all solid state battery according to the present invention, the positive electrode layer and the negative electrode layer are provided on both main surfaces of the solid electrolyte layer, respectively . In addition, the negative electrode layer contains a second solid electrolyte material, and the first and second solid electrolyte materials have activation energy according to the Arrhenius plot and the first solid electrolyte material . solid the activation energy of the electrolyte material is characterized greater than the activation energy of the second solid electrolyte material.
また、本発明の全固体電池は、前記第1の固体電解質材料の前記活性化エネルギーは、50kJ/mol以上であるのが好ましい。 In the all solid state battery of the present invention, the activation energy of the first solid electrolyte material is preferably 50 kJ / mol or more.
これにより、100mAh/g以上の大きな放電容量を得ることが可能となり、保存性にもより一層の好影響を及ぼし、長時間保存した後、再使用しても所望の容量を有する容量特性の良好な全固体電池を得ることができる。 As a result, it becomes possible to obtain a large discharge capacity of 100 mAh / g or more, which has a further positive effect on storage stability, and has a desirable capacity characteristic even after being stored for a long time and having a desired capacity. An all-solid battery can be obtained.
さらに、本発明の全固体電池は、前記第1及び第2の固体電解質材料が有する前記各活性化エネルギーは、同一組成系における結晶系により制御されるのが好ましい。 Furthermore, in the all solid state battery of the present invention, it is preferable that the activation energies of the first and second solid electrolyte materials are controlled by a crystal system in the same composition system.
これにより、第1及び第2の固体電解質材料は、結晶構造の基本骨格が同一となり、各層間で良好な界面接合を確保することが可能となる。 Thereby, the basic skeletons of the crystal structures of the first and second solid electrolyte materials are the same, and it is possible to ensure good interface bonding between the respective layers.
また、本発明の全固体電池は、前記第1の固体電解質材料は、単斜晶系及び三斜晶系のうちのいずれか一方の結晶系を有する化合物を主体とし、前記第2の固体電解質材料は、菱面体晶系を有する化合物を主体とするのが好ましい。 In the all-solid-state battery of the present invention, the first solid electrolyte material mainly comprises a compound having a monoclinic crystal system or a triclinic crystal system, and the second solid electrolyte The material is preferably composed mainly of a compound having a rhombohedral system.
さらに、本発明の全固体電池は、前記第1及び第2の固体電解質材料は、結晶構造の基本骨格がナシコン型構造を有しているのがより好ましい。 Furthermore, in the all-solid-state battery of the present invention, it is more preferable that the first and second solid electrolyte materials have a basic skeleton of a crystal structure having a NASICON type structure.
これにより電極層間でLiイオン等の陽イオンを容易に移動させることが可能となる。 This makes it possible to easily move cations such as Li ions between the electrode layers.
また、本発明の全固体電池は、前記第1及び前記第2の固体電解質材料が、リン酸系化合物を含むのが好ましい。 In the all solid state battery of the present invention, it is preferable that the first and second solid electrolyte materials include a phosphoric acid compound.
また、本発明の全固体電池では、前記第1の固体電解質材料は、主成分がリチウム含有リン酸ジルコニウム系化合物であるのが好ましい。 In the all solid state battery of the present invention, the first solid electrolyte material is preferably a lithium-containing zirconium phosphate compound as a main component.
この場合、前記リチウム含有リン酸ジルコニウム系化合物は、リン元素の一部がケイ素元素で置換されていてもよい。 In this case, in the lithium-containing zirconium phosphate compound, a part of the phosphorus element may be substituted with a silicon element.
さらに、本発明の全固体電池では、前記第2の固体電解質材料は、主成分が一般式LixM1yM2z(PO4)3(ただし、M1は、Ti、Ge、及びZrの中から選択された少なくとも一種を含み、M2は、Mg、Ca、Ba、Al、Cr、In、Sc、Y、及びHfの中から選択された少なくとも1種を含む。)で表され、 前記x、y、zは、それぞれ0.5≦x≦4、0.5≦y≦2、0≦z≦1.5を満足するのが好ましい。 Furthermore, in the all solid state battery of the present invention, the second solid electrolyte material has a main component of the general formula Li x M1 y M2 z (PO 4 ) 3 (where M1 is selected from Ti, Ge, and Zr). Including at least one selected, and M2 includes at least one selected from Mg, Ca, Ba, Al, Cr, In, Sc, Y, and Hf). , Z preferably satisfy 0.5 ≦ x ≦ 4, 0.5 ≦ y ≦ 2, and 0 ≦ z ≦ 1.5, respectively.
また、本発明の全固体電池は、前記正極層が前記第2固体電解質材料を含有すると共に、前記正極層及び前記負極層のそれぞれに含有される前記第2の固体電解質材料は互いに異なるのが好ましい。 In the all solid state battery of the present invention, the positive electrode layer contains the second solid electrolyte material, and the second solid electrolyte material contained in each of the positive electrode layer and the negative electrode layer is different from each other. preferable.
これにより、例えば負極層が耐還元性を優先した第2の固体電解質材料を含有させ、正極層がイオン伝導性を優先した第2の固体電解質材料を含有させることにより、低電位でも所望の充放電反応を遂行することが可能となる。 Thereby, for example, the negative electrode layer contains the second solid electrolyte material giving priority to reduction resistance, and the positive electrode layer contains the second solid electrolyte material giving priority to ion conductivity, so that the desired charge can be obtained even at a low potential. It becomes possible to perform a discharge reaction.
本発明の全固体電池によれば、正極層及び負極層が固体電解質層の両主面にそれぞれ設けられ、前記固体電解質層に第1の固体電解質材料が含有されると共に、前記負極層に第2の固体電解質材料が含有され、前記第1及び第2の固体電解質材料は、アレニウスプロットによる活性化エネルギーを有すると共に、前記第1の固体電解質材料の前記活性化エネルギーは、前記第2の固体電解質材料の前記活性化エネルギーよりも大きいので、高温雰囲気ではより大きなイオン伝導度を得ることができる一方、低温雰囲気ではイオン伝導度は十分に小さくなり、自己放電も少なくなることから室温付近での良好な保存性を確保することが可能となる。また、電極層内では、温度変動に伴うイオン伝導度の変化も小さくなり、内部抵抗のバラツキも抑制できることから、電池特性の劣化を抑制することが可能となる。 According to the all solid state battery of the present invention, the positive electrode layer and the negative electrode layer are respectively provided on both main surfaces of the solid electrolyte layer, the first solid electrolyte material is contained in the solid electrolyte layer, and the first negative electrode layer contains the first solid electrolyte material. 2 of the solid electrolyte material is contained, the first and second solid electrolyte material, together with activated energy by Arrhenius plot, wherein the activation energy of the first solid electrolyte material, the second solid it is greater than the activation energy of the electrolyte material, while it is possible to obtain a greater ionic conductivity in a high temperature atmosphere, the ionic conductivity at low temperatures atmosphere becomes sufficiently small, at around room temperature can be less self-discharge It is possible to ensure good storage stability. Further, in the electrode layer, the change in ionic conductivity due to temperature fluctuation is also reduced, and variations in internal resistance can be suppressed, so that deterioration of battery characteristics can be suppressed.
このように本発明によれば、容量特性が良好で大容量を有し、かつ保存性が良好で、電池特性の劣化を抑制できる全固体電池を得ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an all-solid-state battery that has good capacity characteristics, a large capacity, good storage stability, and can suppress deterioration of battery characteristics.
次に、本発明の実施の形態を詳説する。 Next, an embodiment of the present invention will be described in detail.
図1は、本発明に係る全固体電池の一実施の形態を模式的に示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of an all solid state battery according to the present invention.
この全固体電池は、積層焼結体1の一方の主面に正極集電体2が形成され、前記積層焼結体1の他方の主面に負極集電体3が形成されている。
In this all-solid-state battery, a positive electrode
正極集電体2及び負極集電体3を形成する集電体材料としては、電子伝導性が良好で積層焼結体1との密着性が良好な導電性材料であれば特に限定されるものではなく、例えばPt、Au、Ag、Al、Cu、ステンレス、ITO(酸化インジウムスズ)等を使用することができる。
The current collector material for forming the positive electrode
積層焼結体1は、固体電解質層4の両主面に電極層、すなわち正極層5及び負極層6が設けられている。
In the laminated
固体電解質層4は、少なくとも第1の固体電解質材料を含有すると共に、電極層5、6は、少なくとも活物質(正極活物質又は負極活物質)、第2の固体電解質材料、及び導電剤を含有している。
The
そして、前記第1及び第2の固体電解質材料は、第1の固体電解質材料の活性化エネルギーが、第2の固体電解質材料の活性化エネルギーよりも大きくなるように、材料選択される。 The first and second solid electrolyte materials are selected so that the activation energy of the first solid electrolyte material is larger than the activation energy of the second solid electrolyte material.
これによりイオン伝導度は、活性化エネルギーを介して温度制御されることから、高温雰囲気で使用しても大きな容量を確保できる良好な容量特性を有し、かつ保存性が良好で電池特性の劣化を極力抑制できる焼結式の全固体電池を得ることができる。 As a result, the ionic conductivity is temperature controlled via activation energy, so it has good capacity characteristics that can secure a large capacity even when used in a high-temperature atmosphere, has good storage characteristics, and deteriorates battery characteristics. It is possible to obtain a sintered all-solid battery that can suppress as much as possible.
すなわち、イオン伝導度σと温度Tとの関係は、数式(1)で示すアレニウスの式に依存することが知られている。 That is, it is known that the relationship between the ionic conductivity σ and the temperature T depends on the Arrhenius equation shown by the equation (1).
ここで、Aは頻度因子、Rは気体定数(=8.314J/K・mol)、Eaは活性化エネルギーである。 Here, A is a frequency factor, R is a gas constant (= 8.314 J / K · mol), and Ea is activation energy.
数式(1)を対数表示で表すと、数式(2)に示すようになる。 When the mathematical expression (1) is expressed in a logarithmic display, the mathematical expression (2) is obtained.
図2は、イオン伝導度σと温度Tとの関係を示すアレニウスプロットであり、横軸は1/T、縦軸はlnσを示している。線図の傾き−Ea/Rは活性化エネルギーEaの大きさに応じ、図中のP、Qのようになる。 FIG. 2 is an Arrhenius plot showing the relationship between the ionic conductivity σ and the temperature T, where the horizontal axis represents 1 / T and the vertical axis represents lnσ. The slope -Ea / R of the diagram is like P and Q in the figure according to the magnitude of the activation energy Ea.
すなわち、活性化エネルギーEaが大きい場合は、線図Pに示すように、温度Tが高くなるのに伴いイオン伝導度σがより大きくなり、温度Tが低くなるのに伴いイオン伝導度σがより小さくなる。したがって、活性化エネルギーEaが大きい固体電解質材料(第1の固体電解質材料)を固体電解質層4に使用すると、高温雰囲気(例えば、100℃以上)で使用しても、イオン伝導度が十分に大きく、これにより大きな容量を有する良好な容量特性を確保することが可能となる。しかも、この場合、低温ではイオン伝導度σが小さくなることから、低温雰囲気では自己放電を少なくすることができ、室温付近(25℃前後)で保存する際に保存性が向上し、長時間保管した後、再使用しても十分な容量を確保することが可能となる。
That is, when the activation energy Ea is large, as shown in the diagram P, the ionic conductivity σ increases as the temperature T increases, and the ionic conductivity σ increases as the temperature T decreases. Get smaller. Therefore, when a solid electrolyte material (first solid electrolyte material) having a large activation energy Ea is used for the
一方、活性化エネルギーEaが小さい場合は、線図Qに示すように、温度変動が生じてもイオン伝導度σの変化は小さく、温度変化に対するイオン伝導度σのバラツキを抑制することができる。したがって、このような活性化エネルギーEaの小さい固体電解質材料(第2の固体電解質材料)を電極層5、6に使用することにより、温度変動に伴うイオン伝導度σのバラツキを抑制でき、これにより電極層5、6の内部抵抗のバラツキが抑制できることから、電極層5、6の特性劣化を抑制することができる。 On the other hand, when the activation energy Ea is small, as shown in the diagram Q, the change in the ion conductivity σ is small even if the temperature fluctuates, and the variation in the ion conductivity σ with respect to the temperature change can be suppressed. Therefore, by using such a solid electrolyte material (second solid electrolyte material) having a small activation energy Ea for the electrode layers 5 and 6, variation in ionic conductivity σ associated with temperature fluctuation can be suppressed. Since variations in the internal resistance of the electrode layers 5 and 6 can be suppressed, characteristic deterioration of the electrode layers 5 and 6 can be suppressed.
このように固体電解質層4と電極層5、6とで活性化エネルギーEaの異なる材料を使用し、第1の固体電解質材料の活性化エネルギーEaが第2の固体電解質材料の活性化エネルギーEaよりも大きい材料を選択して使用することにより、高温雰囲気で使用しても大きな容量を確保できる良好な容量特性を有し、かつ室温付近で保存しても保存性が良好で電池特性の劣化を極力抑制できる焼結式の全固体電池を得ることができる。
Thus, the materials having different activation energies Ea are used for the
尚、第1の固体電解質材料の活性化エネルギーEaは、第2の固体電解質材料の活性化エネルギーEaよりも大きいのであれば、そのエネルギー値は特に限定されないが、50kJ/mol以上が好ましい。 The activation energy Ea of the first solid electrolyte material is not particularly limited as long as it is greater than the activation energy Ea of the second solid electrolyte material, but is preferably 50 kJ / mol or more.
第1の固体電解質材料が50kJ/mol以上の活性化エネルギーを有することにより、高温雰囲気で100mAh/g以上の大きな放電容量を確保することができ、良好な容量特性を得ることができる。しかも、このように大きな放電容量が得られることから、保存性にもより一層の好影響を及ぼし、長期間保管した後、再使用する際に十分に大きな容量を有して使用することが可能となる。 When the first solid electrolyte material has an activation energy of 50 kJ / mol or more, a large discharge capacity of 100 mAh / g or more can be secured in a high temperature atmosphere, and good capacity characteristics can be obtained. Moreover, since such a large discharge capacity can be obtained, it has a further positive effect on the storage stability, and can be used with a sufficiently large capacity when reused after storage for a long time. It becomes.
また、第1及び第2の固体電解質材料の活性化エネルギーEaの制御手法は、特に限定されるものではないが、同一組成系における結晶系により制御するのが好ましい。イオン伝導度は結晶系に強く依存する。そして、同一組成系の場合、結晶構造の基本骨格が同一であることから、固体電解質層4と電極層5、6との間で密着性の良好な接合界面を得ることができ、良好な電池特性を確保することができる。
The method for controlling the activation energy Ea of the first and second solid electrolyte materials is not particularly limited, but is preferably controlled by a crystal system in the same composition system. The ionic conductivity depends strongly on the crystal system. In the case of the same composition system, since the basic skeleton of the crystal structure is the same, it is possible to obtain a bonding interface with good adhesion between the
そして、このような結晶系としては、活性化エネルギーEaの大きな第1の固体電解質材料には単斜晶系や三斜晶系を有する化合物を好んで使用することができ、第2の固体電解質材料には、菱面体晶系を有する化合物を好んで使用することができる。 As such a crystal system, a compound having a monoclinic system or a triclinic system can be preferably used for the first solid electrolyte material having a large activation energy Ea, and the second solid electrolyte can be used. As the material, a compound having a rhombohedral system can be preferably used.
尚、これら結晶系は、実使用温度領域(例えば、25〜200℃)で所望の結晶系を保持できればよく、高温域では結晶系が転移することは許容される。例えば、第1の固体電解質材料は、実使用温度領域で、結晶系が三斜晶系や単斜晶系であればよく、実使用温度領域を超える高温域では、これらの結晶系から菱面体晶系等に転移してもよい。 In addition, these crystal systems should just hold | maintain a desired crystal system in an actual use temperature range (for example, 25-200 degreeC), and it is accept | permitted that a crystal system changes in a high temperature range. For example, the first solid electrolyte material may be a triclinic crystal system or a monoclinic crystal system in the actual use temperature region, and in the high temperature region exceeding the actual use temperature region, these crystal systems may be rhombohedral. It may be transferred to a crystal system or the like.
また、組成系としては、結晶構造の基本骨格がナシコン型構造を有する化合物を好んで使用することができる。 Moreover, as a composition system, a compound having a basic skeleton of a crystal structure having a NASICON structure can be preferably used.
ナシコン型構造は、一般式Y2(XO4)3(Y:遷移金属、X:P、S、Mo、W等)で表すことができ、正八面体YO6の頂点と正四面体XO4の頂点とが共有されて三次元的に配列された構造を有し、結晶構造中に大きな空隙を有し、Liイオン等の陽イオンが容易に移動することから、陽イオンを移動させるための媒体として優れている。特に、ナシコン型構造の中でも正四面体XO4のポリアニオンがPO4で形成されたリン酸系化合物は固体電解質4及び電極層5、6を緻密に一体焼結できることから好ましい。
The NASICON structure can be represented by the general formula Y 2 (XO 4 ) 3 (Y: transition metal, X: P, S, Mo, W, etc.), and the apex of the regular octahedron YO 6 and the regular tetrahedron XO 4 A medium for moving cations because it has a three-dimensionally arranged structure that is shared with the apex, has large voids in the crystal structure, and cations such as Li ions move easily As excellent. In particular, among the NASICON structure, a phosphoric acid compound in which the polyanion of regular tetrahedron XO 4 is formed of PO 4 is preferable because the
そして、このようなナシコン型構造を有する固体電解質材料のうち、第1の固体電解質材料としては、中心金属が耐還元性の良好なZrで形成されたリチウム含有リン酸ジルコニウム系化合物が好ましく、特に三斜晶系のLiZr2(PO4)3や単斜晶系のLi1.3Zr2(P0.9Si0.1O4)3は、50kJ/mol以上の活性化エネルギーEaを有することから、より好ましい。 Of the solid electrolyte materials having such a NASICON structure, the first solid electrolyte material is preferably a lithium-containing zirconium phosphate compound in which the central metal is formed of Zr having good reduction resistance. Triclinic LiZr 2 (PO 4 ) 3 and monoclinic Li 1.3 Zr 2 (P 0.9 Si 0.1 O 4 ) 3 are more preferable because they have an activation energy Ea of 50 kJ / mol or more.
また、第2の固体電解質材料としては、主成分が、一般式(A)で表されるリチウム含有リン酸化合物を好んで使用することができる。 Further, as the second solid electrolyte material, a lithium-containing phosphoric acid compound whose main component is represented by the general formula (A) can be preferably used.
LixM1yM2z(PO4)3 …(A)
ここで、M1は、Ti、Ge、及びZrの中から選択された少なくとも1種を含み、M2は、Mg、Ca、Ba、Al、Cr、In、Sc、Y、及びHfの中から選択された少なくとも1種を含んでいる。
Li x M1 y M2 z (PO 4 ) 3 (A)
Here, M1 includes at least one selected from Ti, Ge, and Zr, and M2 is selected from Mg, Ca, Ba, Al, Cr, In, Sc, Y, and Hf. Including at least one species.
また、一般式(A)中のx、y、zは、下記数式(3)〜(5)を満足するのが好ましい。 Moreover, it is preferable that x, y, z in the general formula (A) satisfy the following mathematical formulas (3) to (5).
0.5≦x≦4 …(3)
0.5≦y≦2 …(4)
0≦z≦1.5 …(5)
具体的には、第2の固体電解質材料としては、LiTi(PO4)3、Li1.2Ti1.8Al0.2(PO4)3、Li1.2Ti1.2Al0.2(PO4)3、Li1.5Ge1.5Al0.5(PO4)3、Li1.2Zr1.9Ca0.1(PO4)3等を使用することができる。
0.5 ≦ x ≦ 4 (3)
0.5 ≦ y ≦ 2 (4)
0 ≦ z ≦ 1.5 (5)
Specifically, as the second solid electrolyte material, LiTi (PO 4 ) 3 , Li 1.2 Ti 1.8 Al 0.2 (PO 4 ) 3 , Li 1.2 Ti 1.2 Al 0.2 (PO 4 ) 3 , Li 1.5 Ge 1.5 Al 0.5 (PO 4 ) 3 , Li 1.2 Zr 1.9 Ca 0.1 (PO 4 ) 3 or the like can be used.
尚、これら第2の固体電解質材料のうち、負極層6は、負極の低電位に対し電気化学的に安定している必要があることから、中心元素として耐還元性が良好なZrを含有したリチウム含有リン酸化合物、例えばLi1.2Zr1.9Ca0.1(PO4)3を使用するのがより好ましい。一方、正極層5は、そのような規制はなく、イオン伝導度を優先するのが好ましく、したがってイオン伝導性が良好なTiを中心元素として含有したLiTi(PO4)3、Li1.2Al0.2Ti1.8(PO4)3等を好んで使用することができる。
Of these second solid electrolyte materials, the negative electrode layer 6 needed to be electrochemically stable against the low potential of the negative electrode, and therefore contained Zr having good reduction resistance as a central element. It is more preferable to use a lithium-containing phosphate compound, such as Li 1.2 Zr 1.9 Ca 0.1 (PO 4 ) 3 . On the other hand, the
次に、本全固体電池の製造方法を詳述する。 Next, the manufacturing method of this all-solid-state battery is explained in full detail.
まず、活性化エネルギーEaが好ましくは50kJ/mol以上のLiZr2(PO4)3等のナシコン型構造を有する第1の固体電解質材料、ポリビニルアセタール樹脂等のバインダ樹脂、及びエタノール等の有機溶媒を用意し、これら第1の固体電解質材料、バインダ樹脂、及び有機溶媒が所定の重量比率となるように秤量する。 First, a first solid electrolyte material having a Nasicon type structure such as LiZr 2 (PO 4 ) 3 having an activation energy Ea of preferably 50 kJ / mol or more, a binder resin such as polyvinyl acetal resin, and an organic solvent such as ethanol. Prepared and weighed so that these first solid electrolyte material, binder resin, and organic solvent have a predetermined weight ratio.
そして、バインダ樹脂を有機溶媒に溶解させて有機ビヒクルを作製した後、第1の固体電解質材料及びPSZ(部分安定化ジルコニア)ボール等の粉砕媒体と共にボールミルに投入し、十分に混合・粉砕し、固体電解質スラリーを作製する。 Then, after the binder resin is dissolved in an organic solvent to produce an organic vehicle, it is put into a ball mill together with a first solid electrolyte material and a grinding medium such as PSZ (partially stabilized zirconia) balls, sufficiently mixed and pulverized, A solid electrolyte slurry is prepared.
次に、正極活物質、導電剤、及び活性化エネルギーEaが第1の固体電解質材料よりも小さく、好ましくは中心金属にTiを含有したナシコン型構造を有する第2の固体電解質材料を用意し、これら正極活物質、導電剤、及び第2の固体電解質材料を所定量秤量し、正極材料を得る。 Next, a positive electrode active material, a conductive agent, and an activation energy Ea are smaller than those of the first solid electrolyte material, preferably a second solid electrolyte material having a NASICON type structure containing Ti in the central metal is prepared, A predetermined amount of these positive electrode active material, conductive agent, and second solid electrolyte material are weighed to obtain a positive electrode material.
そして、この正極材料を上記粉砕媒体及び上記有機ビヒクルと共にポットミルに投入し、十分に混合・粉砕し、正極スラリーを作製する。 Then, the positive electrode material is put into a pot mill together with the pulverizing medium and the organic vehicle, and sufficiently mixed and pulverized to prepare a positive electrode slurry.
ここで、正極活物質としては、特に限定されるものではなく、例えばLi3V2(PO4)3、LiFePO4、LiMnPO4等のリン酸化合物、LiCoO2、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2等のコバルト化合物、LiMnO4、LiNi0.5Mn1.5O4等のスピネル型構造の化合物を単独で或いはこれらを組み合わせて使用することができる。 Here, the positive electrode active material is not particularly limited. For example, phosphoric acid compounds such as Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 , LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiCoO 2 , LiCo 1/3 Ni 1/3. Cobalt compounds such as Mn 1/3 O 2 and spinel type compounds such as LiMnO 4 and LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 can be used alone or in combination.
また、導電剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、グラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素質微粒子、気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン等の炭素繊維、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアセン等の導電性高分子などを使用することができる。 In addition, the conductive agent is not particularly limited, for example, carbonaceous fine particles such as graphite, carbon black, acetylene black, carbon fibers such as vapor grown carbon fiber, carbon nanotube, carbon nanohorn, polyaniline, polypyrrole, Conductive polymers such as polythiophene, polyacetylene, and polyacene can be used.
次に、負極活物質、導電剤、及び活性化エネルギーEaが第1の固体電解質材料よりも小さく、好ましくは中心金属にZrを含有したナシコン型構造を有する第2の固体電解質材料を用意し、これら負極活物質、導電剤、及び第2の固体電解質材料を所定量秤量し、負極材料を得る。 Next, a second solid electrolyte material having a negative active material, a conductive agent, and an activation energy Ea smaller than that of the first solid electrolyte material, and preferably having a NASICON type structure containing Zr in the central metal is prepared. A predetermined amount of these negative electrode active material, conductive agent, and second solid electrolyte material is weighed to obtain a negative electrode material.
ここで、負極活物質としては、特に限定されるものではなく、例えばNb2O5、TiO2、SiO、SnO、MoO2、Cr2O3、Fe2O3、NiO、MnO、CoO、Cu2O、CuO、WO、V2O5、RuO2等を単独で或いは組み合わせて使用することができる。 Here, the negative electrode active material is not particularly limited. For example, Nb 2 O 5 , TiO 2 , SiO, SnO, MoO 2 , Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3 , NiO, MnO, CoO, Cu 2 O, CuO, WO, V 2 O 5 , RuO 2 and the like can be used alone or in combination.
尚、導電剤としては、正極材料で使用したものと同様のものを使用することができる。 In addition, as a electrically conductive agent, the thing similar to what was used with the positive electrode material can be used.
そして、この負極材料を粉砕媒体及び上記有機ビヒクルと共にポットミルに投入し、十分に混合・粉砕し、負極スラリーを作製する。 Then, this negative electrode material is put into a pot mill together with the pulverization medium and the organic vehicle, and sufficiently mixed and pulverized to prepare a negative electrode slurry.
次に、上述のようにして作製された固体電解質スラリー、正極スラリー及び負極スラリーに対しドクターブレード法、ダイコータ法、コンマコーター法、スクリーン印刷法等を使用してベースフィルム上に塗布して成形加工を施し、それぞれ所定厚みの固体電解質層用グリーンシート、正極層用グリーンシート、及び負極層用グリーンシートを作製する。 Next, the solid electrolyte slurry, the positive electrode slurry, and the negative electrode slurry prepared as described above are applied onto a base film using a doctor blade method, a die coater method, a comma coater method, a screen printing method, and the like, and then processed. To produce a solid electrolyte layer green sheet, a positive electrode layer green sheet, and a negative electrode layer green sheet, each having a predetermined thickness.
次に、前記固体電解質層用グリーンシート、前記正極層用グリーンシート、及び前記負極層用グリーンシートをそれぞれベースフィルムから剥離させ、正極層用グリーンシート、固体電解質層用グリーンシート、及び負極層用グリーンシートを所定枚数ずつ順次積層し、所定圧力で熱圧着した後、フィルム容器に封入し、熱間等方圧プレス、冷間等方圧プレス、静水圧プレス等の方法で加圧し、これにより固体電解質層グリーンシートが正極層用グリーンシート及び負極層用グリーンシートで挟持された積層構造体を作製する。 Next, the solid electrolyte layer green sheet, the positive electrode layer green sheet, and the negative electrode layer green sheet are respectively peeled from the base film, and the positive electrode layer green sheet, the solid electrolyte layer green sheet, and the negative electrode layer After sequentially laminating a predetermined number of green sheets, thermocompression bonded at a predetermined pressure, sealed in a film container, and pressurized by a method such as hot isostatic pressing, cold isostatic pressing, hydrostatic pressing, etc. A laminated structure in which the solid electrolyte layer green sheet is sandwiched between the positive electrode layer green sheet and the negative electrode layer green sheet is prepared.
次いで、この積層構造体を所定温度で脱脂処理した後、焼成処理を行い、これにより固体電解質4の両主面に正極層5及び負極層6が形成された積層焼結体1を作製する。
Next, the laminated structure is degreased at a predetermined temperature and then subjected to a firing treatment, thereby producing a laminated
最後に、スパッタリング法、真空蒸着法等の薄膜形成法を使用し、積層焼結体1の両主面に正極集電体2及び負極集電体3を形成し、その後、これを乾燥させて雰囲気中から吸着した水分を除去した後、電池缶に封入し、これにより全固体電池が作製される。
Finally, a positive electrode
このように本実施の形態では、電極層5、6が固体電解質層4の両主面に設けられ、固体電解質層4に第1の固体電解質材料が含有されると共に、電極層5、6に第2の固体電解質材料が含有され、かつ第1の固体電解質材料の活性化エネルギーは、第2の固体電解質材料の活性化エネルギーよりも大きいので、高温雰囲気ではより大きなイオン伝導度を得ることができる一方、低温雰囲気ではイオン伝導度は十分に小さくなり、自己放電も少なくなることから室温付近での良好な保存性を確保することが可能となる。また、電極層内では、温度変動に伴うイオン伝導度の変化も小さくなり、内部抵抗のバラツキも抑制できることから、電池特性の劣化を抑制することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the electrode layers 5 and 6 are provided on both main surfaces of the
また、第1の固体電解質材料の活性化エネルギーEaを50kJ/mol以上とすることにより、100mAh/g以上の大きな放電容量を得ることが可能となり、保存性にもより一層の好影響を及ぼし、長時間保存した後、再使用しても所望の容量を有する容量特性の良好な全固体電池を得ることができる。 In addition, by setting the activation energy Ea of the first solid electrolyte material to 50 kJ / mol or more, it becomes possible to obtain a large discharge capacity of 100 mAh / g or more, which has a further positive effect on storage. An all-solid battery having a desired capacity and good capacity characteristics can be obtained even after reuse for a long time after storage.
また、第1及び第2の固体電解質材料が有する各活性化エネルギーは、同一組成系における結晶系により制御されることにより、第1及び第2の固体電解質材料は、結晶構造の基本骨格が同一となり、各層間で良好な界面接合を確保することが可能となる。 Further, the activation energies of the first and second solid electrolyte materials are controlled by the crystal system in the same composition system, so that the basic skeletons of the crystal structures of the first and second solid electrolyte materials are the same. Thus, it is possible to ensure good interface bonding between the respective layers.
さらに、第1及び第2の固体電解質材料は、結晶構造の基本骨格がナシコン型構造を有することにより、電極層5、6間でLiイオン等の陽イオンを容易に移動させることが可能となる。 Furthermore, the first and second solid electrolyte materials can easily move cations such as Li ions between the electrode layers 5 and 6 because the basic skeleton of the crystal structure has a NASICON structure. .
また、正極層5及び負極層6は互いに異なる第2の固体電解質材料を含有することにより、負極層6には耐還元性が良好なZrを含有した第2の固体電解質材料を使用し、正極層5にはイオン伝導性が良好なTiを含有した第2の固体電解質材料を使用することが可能となり、低電位でも所望の充放電反応を遂行することが可能となる。
Further, the
このように本発明によれば、容量特性が良好で大容量を有し、かつ保存性が良好で、電池特性の劣化を抑制できる全固体電池を得ることが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an all-solid-state battery that has good capacity characteristics, has a large capacity, has good storage stability, and can suppress deterioration of battery characteristics.
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、固体電解質層4は、1層の固体電解質層用グリーンシートで形成されているが、2層構造以上の多層構造としてもよく、この場合電極層5、6に含有される第2の固体電解質層の活性化エネルギーより大きいのであれば、異なる活性化エネルギーを有する複数種の第1の固体電解質材料を組み合わせてもよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible in the range which does not deviate from a summary. For example, in the above-described embodiment, the
また、固体電解質層4及び電極層5、6にそれぞれ含有される第1及び第2の固体電解質材料についても、複数種の材料種の混合粉を使用してもよい。
Moreover, you may use the mixed powder of a multiple types of material type also about the 1st and 2nd solid electrolyte material contained in the
また、固体電解質スラリー、正極スラリー及び負極スラリーの作製方法についても、上記実施の形態では、ボールミルを使用して作製しているが、ビスコミル法、サンドミル法、高圧ホモジナイザー法、ニーダー分散法等を使用してもよい。また、これら各スラリーにフタル酸ジオクチル、フタル酸ジイソノニル等のフタル酸エステルなどを可塑剤として添加してもよい。 In addition, the solid electrolyte slurry, the positive electrode slurry, and the negative electrode slurry are prepared using a ball mill in the above embodiment, but a viscomill method, a sand mill method, a high-pressure homogenizer method, a kneader dispersion method, or the like is used. May be. Moreover, you may add phthalic acid esters, such as dioctyl phthalate and diisononyl phthalate, as a plasticizer to each of these slurries.
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。 Next, examples of the present invention will be specifically described.
<固体電解質材料の評価>
〔固体電解質材料の作製〕
素原料として素原料としてLi2O3、ZrO2、CaCO3、Al2O3、TiO2、Ge2O3、SiO2及びNH4H2PO4を用意し、これら素原料を焼結後に表1の組成となるように所定量秤量した。
<Evaluation of solid electrolyte material>
[Production of solid electrolyte material]
As raw materials, Li 2 O 3 , ZrO 2 , CaCO 3 , Al 2 O 3 , TiO 2 , Ge 2 O 3 , SiO 2 and NH 4 H 2 PO 4 are prepared, and these raw materials are sintered. A predetermined amount was weighed so as to have the composition shown in Table 1.
次に、これら秤量物をポリエチレン製のポットミルに投入し、16時間混合処理を行い、混合粉末を得た後、大気雰囲気下、温度500℃で熱処理を行い、さらに800℃で熱処理を行い、揮発成分を除去して原料粉末を得た。 Next, these weighed materials are put into a polyethylene pot mill, mixed for 16 hours to obtain a mixed powder, then heat-treated at a temperature of 500 ° C. in an air atmosphere, further heat-treated at 800 ° C., and volatilized. Components were removed to obtain a raw material powder.
次いで、この原料粉末を純水及びPSZボールと共に、ポットミルに投入し、16時間粉砕処理を行い、その後乾燥させて水分を除去し、乾燥粉を得た。 Next, this raw material powder was put into a pot mill together with pure water and PSZ balls, pulverized for 16 hours, and then dried to remove moisture to obtain a dry powder.
次いで、この乾燥粉を、大気雰囲気下、温度1200℃で熱処理を行い、これにより固体電解質材料A〜Fの粉末を作製した。 Subsequently, this dry powder was heat-treated at a temperature of 1200 ° C. in an air atmosphere, thereby producing solid electrolyte materials A to F.
次に、バインダ樹脂としてポリビニルアセタール樹脂、有機溶媒としてエタノールを用意した。 Next, polyvinyl acetal resin was prepared as the binder resin, and ethanol was prepared as the organic solvent.
そして、これら固体電解質材料、ポリビニルアセタール樹脂及びエタノールが重量比率で固体電解質材料:ポリビニルアセタール樹脂:エタノール=100:15:140となるように秤量した。 Then, the solid electrolyte material, the polyvinyl acetal resin, and ethanol were weighed so that the weight ratio of solid electrolyte material: polyvinyl acetal resin: ethanol = 100: 15: 140.
次いで、ポリビニルアセタール樹脂をエタノールに溶解させて有機ビヒクルを作製した後、該有機ビヒクルを上記固体電解質材料及びPSZボールと共にボールミルに投入し、十分に混合し、PSZボールを除去し、固体電解質スラリーを作製した。 Next, after the polyvinyl acetal resin is dissolved in ethanol to prepare an organic vehicle, the organic vehicle is put into a ball mill together with the solid electrolyte material and the PSZ balls, mixed well, the PSZ balls are removed, and the solid electrolyte slurry is removed. Produced.
次いで、ドクターブレード法を使用し、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に固体電解質スラリーを塗工し、40℃の温度に加熱したホットプレート上で乾燥し、35μmの厚みとなるように成形加工し、縦25mm、横25mmに切断し、これにより固体電解質グリーンシートを作製した。 Next, using a doctor blade method, a solid electrolyte slurry is coated on a polyethylene terephthalate (PET) film, dried on a hot plate heated to a temperature of 40 ° C., and molded to a thickness of 35 μm, The solid electrolyte green sheet was produced by cutting into 25 mm length and 25 mm width.
次に、固体電解質グリーンシートをPETフィルムから剥離させ、該固体電解質グリーンシートを10枚積層した。そして、これを60℃に加熱した2枚のステンレス製板で挟持し、98MPa(1000kg/cm2)の圧力で熱圧着した後、ポリエチレン製フィルム容器に封入し、180MPaの静水圧プレスで加圧し、これにより固体電解質積層体を作製した。 Next, the solid electrolyte green sheet was peeled from the PET film, and 10 sheets of the solid electrolyte green sheet were laminated. This was sandwiched between two stainless steel plates heated to 60 ° C., thermocompression bonded at a pressure of 98 MPa (1000 kg / cm 2 ), sealed in a polyethylene film container, and pressurized with a 180 MPa hydrostatic press. Thus, a solid electrolyte laminate was produced.
次いで、この固体電解質積層体を縦10mm、横10mmに切断し、2枚の多孔性セッターで挟持し、0.2MPa(2kg/cm2)の圧力で加圧した状態で焼成処理を行った。すなわち、1vol%の酸素を含有した窒素雰囲気中で500℃の温度で脱脂処理を行った後、窒素雰囲気下、900℃の温度で2時間、焼成処理を行い、固体電解質材料A〜Fの焼結体を作製した。 Next, this solid electrolyte laminate was cut into a length of 10 mm and a width of 10 mm, sandwiched between two porous setters, and fired in a state of being pressurized at a pressure of 0.2 MPa (2 kg / cm 2 ). That is, after performing a degreasing process at a temperature of 500 ° C. in a nitrogen atmosphere containing 1 vol% oxygen, a baking process is performed at a temperature of 900 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere, and the solid electrolyte materials A to F are sintered. A ligature was prepared.
〔結晶系の同定〕
焼結体としての固体電解質材料A〜FをPt製の容器に投入し、X線回折装置を使用し、室温下、走査速度1.0°/minの速度で10°〜60°の測角範囲でX線スペクトルを測定した。
[Identification of crystal system]
Solid electrolyte materials A to F as sintered bodies are put into a container made of Pt, and an angle measurement of 10 ° to 60 ° is performed at a scanning speed of 1.0 ° / min at room temperature using an X-ray diffractometer. X-ray spectra were measured over the range.
図3は固体電解質材料A〜FのX線回折スペクトルを基準パターンA′〜F′と共に示している。横軸は回折角2θ(°)、縦軸はX線強度(a.u.)である。 FIG. 3 shows X-ray diffraction spectra of the solid electrolyte materials A to F together with reference patterns A ′ to F ′. The horizontal axis represents the diffraction angle 2θ (°), and the vertical axis represents the X-ray intensity (au).
尚、基準パターンA′〜F′は、JCPDS(Joint Committee on Power Diffraction Standards)カードの結晶系パターンを示し、基準パターンA′はLiZr2(PO4)3(以下、「LZP」という。)の三斜晶系パターン(No.01−074−2562)、基準パターンB′はLi1.3Zr2(P0.9Si0.1O4)3(以下、「LZPS」という。)の単斜晶系パターン(No.01−070−5819)、基準パターンC′はLi1.1Zr1.9Al0.1(PO4)3(以下、「LZAP」という。)の単斜晶系パターン(No.01−070−5819)、基準パターンD′はLi1.2Zr1.9Ca0.1(PO4)3((以下、「LZCP」という。)の菱面体晶系パターン(No.01−072−7742)、基準パターンE′はLi1.2Ti1.9Al0.1(PO4)3(以下、「LTAP」という。)の菱面体晶系パターン(No.01−072−6140)、基準パターンF′はLi1.5Ge1.5Al0.5(PO4)3(以下、「LGAP」という。)の菱面体晶系パターン(No.01−080−1922)である。 Reference patterns A ′ to F ′ are crystal patterns of JCPDS (Joint Committee on Power Diffraction Standards) cards, and reference pattern A ′ is LiZr 2 (PO 4 ) 3 (hereinafter referred to as “LZP”). The triclinic pattern (No. 01-074-2562) and the reference pattern B ′ are Li 1.3 Zr 2 (P 0.9 Si 0.1 O 4 ) 3 (hereinafter referred to as “LZPS”) monoclinic pattern (No. .01-070-5819), the reference pattern C ′ is a monoclinic pattern (No. 01-070-5819) of Li 1.1 Zr 1.9 Al 0.1 (PO 4 ) 3 (hereinafter referred to as “LZAP”), reference pattern D 'is Li 1.2 Zr 1.9 Ca 0.1 (PO 4) 3 (( hereinafter, referred to as "LZCP".) rhombohedral pattern (Nanba01-072-7742), the reference pattern E' is L 1.2 Ti 1.9 Al 0.1 (PO 4 ) 3 ( hereinafter, referred to as "LTAP".) Rhombohedral pattern (Nanba01-072-6140), the reference pattern F 'is Li 1.5 Ge 1.5 Al 0.5 (PO 4) 3 (hereinafter referred to as “LGAP”) rhombohedral pattern (No. 01-080-1922).
この図3から明らかなように、固体電解質材料Aの結晶系は、LZPの三斜晶系パターン(基準パターンA′)と略一致しており、固体電解質材料Aの結晶系は三斜晶系であると同定された。 As is apparent from FIG. 3, the crystal system of the solid electrolyte material A substantially matches the triclinic pattern (reference pattern A ′) of LZP, and the crystal system of the solid electrolyte material A is triclinic. Was identified.
また、固体電解質材料Bの結晶系は、LZPSの単斜晶系パターン(基準パターンB′)と略一致しており、固体電解質材料Bの結晶系は単斜晶系であると同定された。 Further, the crystal system of the solid electrolyte material B substantially coincides with the monoclinic pattern (reference pattern B ′) of LZPS, and the crystal system of the solid electrolyte material B was identified as the monoclinic system.
さらに、固体電解質材料Cの結晶系は、LZAPの単斜晶系パターン(基準パターンC′)と略一致しており、固体電解質材料Cの結晶系は単斜晶系であると同定された。 Furthermore, the crystal system of the solid electrolyte material C substantially coincides with the monoclinic pattern (reference pattern C ′) of LZAP, and the crystal system of the solid electrolyte material C was identified as being monoclinic.
同様に、固体電解質材料D〜Fの結晶系は、それぞれLZCP、LTAP、及びLGAPの菱面体晶系パターンと略一致しており、これら固体電解質材料D〜Fの結晶系は菱面体晶系であると同定された。 Similarly, the crystal systems of the solid electrolyte materials D to F substantially match the rhombohedral pattern of LZCP, LTAP, and LGAP, respectively. The crystal systems of these solid electrolyte materials D to F are rhombohedral. Identified.
〔活性化エネルギーの測定〕
Ptをターゲット物質として固体電解質材料A〜Fの上記焼結体の両主面にスパッタリングを行い、一対の電極層を形成した。そして、これを100℃で乾燥させて雰囲気中から吸着した水分を除去した後、直径20mm、厚み3.2mmの電池缶に封入した。
[Measurement of activation energy]
Sputtering was performed on both principal surfaces of the sintered bodies of the solid electrolyte materials A to F using Pt as a target substance, thereby forming a pair of electrode layers. And after drying this at 100 degreeC and removing the water | moisture content adsorb | sucked from atmosphere, it enclosed in the battery can of diameter 20mm and thickness 3.2mm.
そして、これら固体電解質材料A〜Fの各試料について、20〜100℃の各温度に保持した恒温槽に配し、インピーダンスアナライザ(ソーラトロン社製、1255B)を使用し、測定周波数0.1〜1MHz、100mVの電圧を印加してインピーダンスZを測定した。次いで、インピーダンスZの逆数であるイオン伝導度σ(S/cm)と温度T(K)について、lnσ〜1/Tのグラフ上にプロットし、傾き−Ea/R(R=8.314J/K・mol)から活性化エネルギーEaを求めた。 And about each sample of these solid electrolyte materials A-F, it arrange | positions to the thermostat kept at each temperature of 20-100 degreeC, and uses an impedance analyzer (The Solartron company make, 1255B), Measurement frequency 0.1-1MHz The impedance Z was measured by applying a voltage of 100 mV. Next, the ion conductivity σ (S / cm), which is the reciprocal of the impedance Z, and the temperature T (K) are plotted on a graph of lnσ to 1 / T, and the slope −Ea / R (R = 8.314 J / K). The activation energy Ea was determined from mol).
表1は、固体電解質材料A〜Fの組成、結晶系、及び活性化エネルギーEaを示している。 Table 1 shows the composition, crystal system, and activation energy Ea of the solid electrolyte materials A to F.
試料番号A〜Fは、いずれもナシコン型構造を有するリン酸系化合物であり、同一組成系であるが、結晶系を異ならせることにより、活性化エネルギーEaを制御できることが分かった。 Sample numbers A to F are all phosphoric acid compounds having a NASICON structure and have the same composition, but it was found that the activation energy Ea can be controlled by different crystal systems.
<全固体電池の評価>
〔全固体電池の作製〕
(固体電解質層用グリーンシートの作製)
まず、固体電解質材料A〜D及びFを用意し、さらにバインダ樹脂としてポリビニルアセタール樹脂、有機溶媒としてエタノールを用意した。
<Evaluation of all solid state battery>
[Production of all-solid-state batteries]
(Preparation of green sheet for solid electrolyte layer)
First, solid electrolyte materials A to D and F were prepared, polyvinyl acetal resin as a binder resin, and ethanol as an organic solvent.
次いで、これら固体電解質材料、ポリビニルアセタール樹脂及びエタノールが重量比率で第1の固体電解質材料:ポリビニルアセタール樹脂:エタノール=100:15:140となるように秤量した。 Subsequently, these solid electrolyte materials, polyvinyl acetal resin, and ethanol were weighed so that the first solid electrolyte material: polyvinyl acetal resin: ethanol = 100: 15: 140 by weight ratio.
その後、ポリビニルアセタール樹脂をエタノールに溶解させて有機ビヒクルを作製した後、該有機ビヒクルを上記第1の固体電解質材料及びPSZボールと共にボールミルに投入し、十分に混合し、PSZボールを除去し、試料番号1〜5の固体電解質スラリーを作製した。
Then, after dissolving polyvinyl acetal resin in ethanol to prepare an organic vehicle, the organic vehicle is put into a ball mill together with the first solid electrolyte material and the PSZ ball, mixed well, the PSZ ball is removed, and the sample Solid electrolyte slurries with
次いで、ドクターブレード法を使用し、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に各固体電解質スラリーを塗工し、40℃の温度に加熱したホットプレート上で乾燥し、35μmの厚みとなるように成形加工し、縦:25mm、横:25mmに切断し、これにより試料番号1〜5の固体電解質層用グリーンシートを作製した。
Next, using the doctor blade method, each solid electrolyte slurry is coated on a polyethylene terephthalate (PET) film, dried on a hot plate heated to a temperature of 40 ° C., and molded to a thickness of 35 μm. The sample was cut into a length of 25 mm and a width of 25 mm, thereby producing green sheets for solid electrolyte layers of
(正極層用グリーンシートの作製)
正極活物質としてLi3V2(PO4)3、導電剤としてアセチレンブラック、及び固体電解質材料E及びFを用意した。
(Preparation of green sheet for positive electrode layer)
Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 was prepared as a positive electrode active material, acetylene black, and solid electrolyte materials E and F were prepared as conductive agents.
次いで、これら正極活物質、導電剤、及び固体電解質材料が重量比率で正極活物質:導電剤:固体電解質材料=40:10:50となるように秤量し、これを正極材料とした。 Next, these positive electrode active material, conductive agent, and solid electrolyte material were weighed so that the weight ratio of positive electrode active material: conductive agent: solid electrolyte material = 40: 10: 50 was used as the positive electrode material.
そして、正極材料、ポリビニルアセタール樹脂及びエタノールが重量比率で正極材料:ポリビニルアセタール樹脂:エタノール=100:15:140となるように、上述と同様、有機ビヒクルを作製した後、前記正極材料を粉砕媒体及び上記有機ビヒクルと共にポットミルに投入し、十分に混合・粉砕し、試料番号1〜5の正極スラリーを作製した。 Then, after preparing the organic vehicle in the same manner as described above so that the positive electrode material, the polyvinyl acetal resin, and ethanol are in the weight ratio of positive electrode material: polyvinyl acetal resin: ethanol = 100: 15: 140, the positive electrode material is pulverized into the medium. And it put into the pot mill with the said organic vehicle, fully mixed and grind | pulverized, and produced the positive electrode slurry of the sample numbers 1-5.
その後は上述と同様のドクターブレード法を使用し、試料番号1〜5の正極スラリーに成形加工を施し、厚みが35μmの正極層用グリーンシートを作製した。 Thereafter, using the same doctor blade method as described above, the positive electrode slurry of Sample Nos. 1 to 5 was subjected to a molding process to produce a positive electrode layer green sheet having a thickness of 35 μm.
(負極層用グリーンシートの作製)
負極活物質としてNb2O5、導電剤としてアセチレンブラック、及び固体電解質材料D及びFを用意した。
(Preparation of negative electrode layer green sheet)
Nb 2 O 5 was prepared as the negative electrode active material, acetylene black, and solid electrolyte materials D and F were prepared as the conductive agent.
次いで、負極活物質、導電剤、及び固体電解質材料が重量比率で負極活物質:導電剤:固体電解質材料=40:10:50となるように秤量し、これを負極材料とした。 Next, the negative electrode active material, the conductive agent, and the solid electrolyte material were weighed so that the negative electrode active material: conductive agent: solid electrolyte material = 40: 10: 50 by weight ratio, and this was used as the negative electrode material.
そして、負極材料、ポリビニルアセタール樹脂及びエタノールが重量比率で正極材料:ポリビニルアセタール樹脂:エタノール=100:15:140となるように、上述と同様、有機ビヒクルを作製した後、前記負極材料を粉砕媒体及び上記有機ビヒクルと共にポットミルに投入し、十分に混合・粉砕し、試料番号1〜5の負極スラリーを作製した。 And after preparing an organic vehicle so that a negative electrode material, polyvinyl acetal resin, and ethanol may become positive electrode material: polyvinyl acetal resin: ethanol = 100: 15: 140 by weight ratio, the said negative electrode material is grind | pulverized as above-mentioned. And it put into the pot mill with the said organic vehicle, fully mixed and grind | pulverized, and produced the negative electrode slurry of the sample numbers 1-5.
その後は上述と同様のドクターブレード法を使用し、試料番号1〜5の負極スラリーに成形加工を施し、厚みが20μmの試料番号1〜5の負極層用グリーンシートを作製した。 Thereafter, using the same doctor blade method as described above, the negative electrode slurry of Sample Nos. 1 to 5 was subjected to a molding process, and negative electrode layer green sheets of Sample Nos. 1 to 5 having a thickness of 20 μm were produced.
(積層焼結体の作製)
次に、前記固体電解質層用グリーンシート、前記正極層用グリーンシート、及び前記負極層用グリーンシートをそれぞれPETフィルムから剥離させ、1枚の正極層用グリーンシート上に5枚の固体電解質層用グリーンシート及び1枚の負極層用グリーンシートを順次積層した。そして、これを60℃に加熱した2枚のステンレス製板で挟持し、98MPa(1000kg/cm2)の圧力で熱圧着した後、ポリエチレン製フィルム容器に封入し、180MPaの静水圧で等方圧プレスで加圧し、これにより固体電解質層グリーンシートが正極層用グリーンシート及び負極層用グリーンシートで挟持された積層構造体を作製した。
(Production of laminated sintered body)
Next, the solid electrolyte layer green sheet, the positive electrode layer green sheet, and the negative electrode layer green sheet are peeled off from the PET film, respectively, and five positive electrode layer green sheets are formed on one positive electrode layer green sheet. A green sheet and one green sheet for a negative electrode layer were sequentially laminated. This was sandwiched between two stainless steel plates heated to 60 ° C., thermocompression bonded at a pressure of 98 MPa (1000 kg / cm 2 ), sealed in a polyethylene film container, and isotropically pressurized at a hydrostatic pressure of 180 MPa. Pressurized with a press, thereby producing a laminated structure in which the solid electrolyte layer green sheet was sandwiched between the positive electrode layer green sheet and the negative electrode layer green sheet.
次いで、この積層構造体を縦10mm、横10mmに切断し、2枚の多孔性セッターで挟持し、0.2MPa(2kg/cm2)の圧力で加圧した状態で焼成処理を行った。すなわち、1vol%の酸素を含有した窒素雰囲気中で500℃の温度で脱脂処理を行った後、窒素雰囲気下、900℃の温度で2時間、焼成処理を行い、これにより試料番号1〜5の積層焼結体を作製した。 Next, this laminated structure was cut into a length of 10 mm and a width of 10 mm, sandwiched between two porous setters, and fired in a state of being pressurized at a pressure of 0.2 MPa (2 kg / cm 2 ). That is, after performing a degreasing process at a temperature of 500 ° C. in a nitrogen atmosphere containing 1 vol% oxygen, a baking process was performed at a temperature of 900 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere. A laminated sintered body was produced.
(全固体電池の完成)
Ptをターゲット物質として積層焼結体にスパッタリングを行い、積層焼結体の両主面に正極集電体及び負極集電体をそれぞれ形成し、次いで、これを100℃で乾燥させて雰囲気中から吸着した水分を除去した後、直径20mm、厚み3.2mmの電池缶に封入し、これにより試料番号1〜5の全固体電池を作製した。
(Completion of all-solid battery)
Sputtering is performed on the laminated sintered body using Pt as a target material, and a positive electrode current collector and a negative electrode current collector are formed on both main surfaces of the laminated sintered body, respectively, and then dried at 100 ° C. from the atmosphere. After removing the adsorbed water, it was sealed in a battery can having a diameter of 20 mm and a thickness of 3.2 mm, thereby producing all-solid batteries of
〔全固体電池の評価〕
(容量特性の測定)
試料番号1〜5の各試料を100℃に保持した恒温槽に配した。そして、40μAの定電流で3.25Vの電圧になるまで充電し、この3.25Vで5時間保持した後、3時間休止し、その後40μAの定電流で電圧が0Vになるまで放電し、3時間休止して容量特性を測定した。尚、40μAの電流は、正極活物質の重量に対し約0.1Cの電流に相当する(1Cは1時間で充電又は放電が終了する電流量である。)。
[All-solid battery evaluation]
(Measurement of capacitance characteristics)
Each sample of
(室温保存性)
試料番号1〜5の各試料を100℃に保持した恒温槽に配した。そして、40μAの定電流で3.25Vの電圧になるまで充電し、この3.25Vで5時間保持した後、3時間休止し、その後40μAの定電流で電圧が0Vになるまで放電し、3時間休止し、100℃における初期容量特性を測定した。
(Room temperature storage)
Each sample of
その後、再び40μAの定電流で3.25Vの電圧になるまで充電し、この3.25Vで5時間保持した後、充電状態を維持し、恒温槽を25℃に温度調整し、該恒温槽内で30日間保管した。そして保管後、再び、恒温槽を100℃に調整し、40μAの定電流で電圧が0Vになるまで放電し、3時間休止し、100℃における30日後容量特性を測定した。 After that, the battery is charged again with a constant current of 40 μA until it reaches a voltage of 3.25 V, held at this 3.25 V for 5 hours, then maintained in a charged state, the temperature of the thermostat is adjusted to 25 ° C., and the thermostat Stored for 30 days. And after storage, the thermostat was again adjusted to 100 ° C., discharged at a constant current of 40 μA until the voltage became 0 V, paused for 3 hours, and the capacity characteristics after 30 days at 100 ° C. were measured.
そして、数式(6)に基づき、100℃における初期容量C1と30日後容量C2とから容量保持率ηを算出した。 And based on Numerical formula (6), capacity | capacitance retention rate (eta) was computed from the initial stage capacity | capacitance C1 in 100 degreeC, and the capacity | capacitance C2 after 30 days.
η=C2/C1×100 …(6)
(測定結果の評価)
表2は、試料番号1〜5の各試料の正極層、固体電解質層、負極層の各組成、放電容量、及び容量保持率を示している。
η = C2 / C1 × 100 (6)
(Evaluation of measurement results)
Table 2 shows each composition of the positive electrode layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode layer, the discharge capacity, and the capacity retention rate of each sample of
図4は、試料番号1〜5の各試料の100℃における容量特性を示している。横軸が容量(mAh/g)、縦軸が電圧(V)であり、実線で示す試料番号1〜3が本発明試料であり、破線で示す試料番号4、5は本発明外試料である。
FIG. 4 shows the capacity characteristics at 100 ° C. of the samples of
この表2及び図4から明らかなように、試料番号4は、固体電解質層に含有される固体電解質材料と負極層に含有される固体電解質材料とが同一材料で形成されており、したがって第1の固体電解質材料と第2の固体電解質材料とで活性化エネルギーが同一であることから、放電容量が86mAh/gと低くなった。 As apparent from Table 2 and FIG. 4, in Sample No. 4, the solid electrolyte material contained in the solid electrolyte layer and the solid electrolyte material contained in the negative electrode layer are formed of the same material. Since the activation energy was the same between the solid electrolyte material and the second solid electrolyte material, the discharge capacity was as low as 86 mAh / g.
また、試料番号5は、固体電解質層に含有される固体電解質材料と正極層及び負極層に含有される固体電解質材料とが全て同一材料で形成されており、したがって試料番号4と同様、第1の固体電解質材料と第2の固体電解質材料とで活性化エネルギーが同一であるため、放電容量が84mAh/gと低くなった。 In Sample No. 5, the solid electrolyte material contained in the solid electrolyte layer and the solid electrolyte material contained in the positive electrode layer and the negative electrode layer are all formed of the same material. Since the activation energy was the same between the solid electrolyte material and the second solid electrolyte material, the discharge capacity was as low as 84 mAh / g.
これに対し試料番号1〜3は、いずれも固体電解質層に含有される固体電解質材料(第1の固体電解質材料)の活性化エネルギーEaが、電極層(正極層及び負極層)に含有される固体電解質材料(第2の固体電解質材料)の活性化エネルギーEaよりも大きく、その結果、放電容量が100mAh/g以上と良好な結果が得られた。 In contrast, in Sample Nos. 1 to 3, the activation energy Ea of the solid electrolyte material (first solid electrolyte material) contained in the solid electrolyte layer is contained in the electrode layers (positive electrode layer and negative electrode layer). It was larger than the activation energy Ea of the solid electrolyte material (second solid electrolyte material), and as a result, a good result was obtained with a discharge capacity of 100 mAh / g or more.
図5〜9は、試料番号1〜5の初期容量特性及び30日後容量特性を示している。すなわち、図5は試料番号1、図6は試料番号2、図7は試料番号3、図8は試料番号4、図9は試料番号5の各々初期容量特性及び30日後容量特性をそれぞれ示している。横軸は容量(mAh/g)、縦軸は電圧(V)である。
5-9 show the initial capacity characteristics and the capacity characteristics after 30 days of Sample Nos. 1-5. 5 shows
試料番号4は、負極層に含有される第2の固体電解質材料が、固体電解質層に含有される第1の固体電解質材料と同一材料で形成されており、第2の固体電解質材料の活性化エネルギーEaが大きすぎるため、図8に示すように、放電容量は初期には86mAh/gであったが、30日後には約60mAh/gとなり、容量保持率は70%に低下し、保存性に劣り、電池特性が劣化することが分かった。 In sample No. 4, the second solid electrolyte material contained in the negative electrode layer is formed of the same material as the first solid electrolyte material contained in the solid electrolyte layer, and the second solid electrolyte material is activated. Since the energy Ea is too large, as shown in FIG. 8, the discharge capacity was initially 86 mAh / g, but after 30 days it was about 60 mAh / g, the capacity retention decreased to 70%, and the storage stability It was found that the battery characteristics deteriorated.
また、試料番号5は、正極層及び負極層に含有される第2の固体電解質材料が、固体電解質層に含有される第1の固体電解質材料と全て同一材料で形成されており、したがって、図9に示すように試料番号4と同様、第2の固体電解質材料の活性化エネルギーEaが大きすぎるため、放電容量は初期には84mAh/gであったが、30日後には約54mAh/gとなり、容量保持率は64%に低下し、保存性に劣り、電池特性が劣化することが分かった。 In Sample No. 5, the second solid electrolyte material contained in the positive electrode layer and the negative electrode layer is formed of the same material as the first solid electrolyte material contained in the solid electrolyte layer. As in Sample No. 4, the activation energy Ea of the second solid electrolyte material is too large as shown in Sample No. 4, so the discharge capacity was 84 mAh / g at the beginning, but after about 30 days, it became about 54 mAh / g. It was found that the capacity retention rate was reduced to 64%, the storage stability was poor, and the battery characteristics were deteriorated.
これに対し試料番号1〜3は、いずれも電極層(正極層及び負極層)に含有される第2の固体電解質材料の活性化エネルギーEaが、固体電解質層に含有される第1の固体電解質材料の活性化エネルギーEaよりも小さく、30日後においても97mAh/g以上の放電容量を確保でき、容量保持率は87%以上となって、保存性が良好で電池特性の劣化を抑制できることが分かった。 In contrast, in Sample Nos. 1 to 3, the activation energy Ea of the second solid electrolyte material contained in the electrode layers (positive electrode layer and negative electrode layer) is the first solid electrolyte contained in the solid electrolyte layer. It is smaller than the activation energy Ea of the material, it is possible to secure a discharge capacity of 97 mAh / g or more even after 30 days, a capacity retention rate of 87% or more, and it is found that the storage property is good and the deterioration of the battery characteristics can be suppressed. It was.
イオン伝導度を温度制御することにより、高温雰囲気で使用しても大きな容量を得ることができ、かつ室温で保存しても良好な保存性を有し、長時間使用しても電池特性の劣化を抑制することができる焼結式の全固体電池を実現できる。 By controlling the ionic conductivity, it is possible to obtain a large capacity even when used in a high-temperature atmosphere, and it has good storage stability even when stored at room temperature. It is possible to realize a sintered all solid state battery capable of suppressing the above.
4 固体電解質層
5 正極層
6 負極層
4
Claims (10)
前記固体電解質層に第1の固体電解質材料が含有されると共に、前記負極層に第2の固体電解質材料が含有され、
前記第1及び第2の固体電解質材料は、アレニウスプロットによる活性化エネルギーを有すると共に、
前記第1の固体電解質材料の前記活性化エネルギーは、前記第2の固体電解質材料の前記活性化エネルギーよりも大きいことを特徴とする全固体電池。 The positive electrode layer and negative electrode layer are provided on both main surfaces of the solid electrolyte layer,
The solid electrolyte layer contains a first solid electrolyte material, and the negative electrode layer contains a second solid electrolyte material,
The first and second solid electrolyte materials have activation energy according to an Arrhenius plot,
Wherein the activation energy of the first solid electrolyte material, all solid state battery and greater than the activation energy of the second solid electrolyte material.
前記第2の固体電解質材料は、菱面体晶系を有する化合物を主体としていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の全固体電池。 The first solid electrolyte material is mainly composed of a compound having a crystal system of either monoclinic system or triclinic system,
The all-solid-state battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the second solid electrolyte material is mainly composed of a compound having a rhombohedral system.
前記x、y、zは、それぞれ
0.5≦x≦4、
0.5≦y≦2、
0≦z≦1.5
を満足することを特徴とする請求項6乃至請求項8のいずれかに記載の全固体電池。 It said second solid electrolyte material, the main component is the general formula Li x M1 y M2 z (PO 4) 3 ( however, M1 comprises Ti, Ge, and at least one selected from among Zr, M2 is , Mg, Ca, Ba, Al, Cr, In, Sc, Y, and Hf.).
X, y, z are 0.5 ≦ x ≦ 4,
0.5 ≦ y ≦ 2,
0 ≦ z ≦ 1.5
The all-solid-state battery according to any one of claims 6 to 8, wherein the all-solid battery is satisfied.
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