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JP6945833B2 - Electrodes and their manufacturing methods and all-solid-state lithium-ion batteries - Google Patents
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JP6945833B2 - Electrodes and their manufacturing methods and all-solid-state lithium-ion batteries - Google Patents

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Description

本発明は、電極及びその製造方法並びに全固体型リチウムイオン電池に関する。詳しくは、一対の電極間に固体電解質体が配置された構造を有する全固体型リチウムイオン電池に用いられる電極及びその製造方法並びに全固体型リチウムイオン電池に関する。 The present invention relates to an electrode, a method for manufacturing the electrode, and an all-solid-state lithium ion battery. More specifically, the present invention relates to an electrode used in an all-solid-state lithium-ion battery having a structure in which a solid electrolyte is arranged between a pair of electrodes, a method for producing the same, and an all-solid-state lithium-ion battery.

リチウムイオン電池(以下、単に「Liイオン電池」ともいう)は、充電時には、正極からリチウムがイオンとして溶け出し、負極へ移動し、負極に吸蔵される。また、放電時には、負極から正極へリチウムイオンが戻るという反応形態を有する二次電池である。 In a lithium ion battery (hereinafter, also simply referred to as "Li ion battery"), when charging, lithium dissolves as ions from the positive electrode, moves to the negative electrode, and is occluded in the negative electrode. Further, it is a secondary battery having a reaction form in which lithium ions return from the negative electrode to the positive electrode when discharged.

このLiイオン電池の分野では、安全装置の簡素化を図れるほか、製造コスト、生産性等に優れる等の理由から、可燃性の有機溶剤を含んだ電解液を固体電解質へと代替する研究が進められている。そして、同時にこの固体電解質の利用に対応した電極の開発が進められている。 In the field of Li-ion batteries, research is underway to replace electrolytes containing flammable organic solvents with solid electrolytes for reasons such as simplification of safety devices and excellent manufacturing costs and productivity. Has been done. At the same time, the development of electrodes corresponding to the use of this solid electrolyte is underway.

このような電極は、一般に、集電体上に活物質層が積層されて形成される。活物質層には、正極であれば、例えば、リチウムイオンを吸蔵及び放出できる複合酸化物(正極活物質)が主成分として配合される。この活物質層の形成は、活物質を導電剤や固体電解質などの副成分と共にバインダー樹脂に混合し、適量の溶剤を加えてペースト状やスラリー状にしたものを集電体上に塗布することで行われている。近年では、塗布によって活物質層を形成するよりも、均一で精度良い活物質層を作製するために、電気泳動法を用いて集電体上に活物質層を形成することが試みられている(特許文献1〜3参照)。このような電気泳動法を用いて活物質層を形成すれば、バインダー樹脂を不要とできるので、活物質層中の活物質の割合やその充填密度を向上させ、電池容量を増加させることが可能となる。 Such an electrode is generally formed by laminating an active material layer on a current collector. If it is a positive electrode, for example, a composite oxide (positive electrode active material) capable of occluding and releasing lithium ions is blended in the active material layer as a main component. To form this active material layer, the active material is mixed with a binder resin together with auxiliary components such as a conductive agent and a solid electrolyte, and an appropriate amount of solvent is added to form a paste or slurry, which is then applied onto the current collector. It is done in. In recent years, it has been attempted to form an active material layer on a current collector by using an electrophoresis method in order to prepare a uniform and accurate active material layer rather than forming an active material layer by coating. (See Patent Documents 1 to 3). If the active material layer is formed by using such an electrophoresis method, the binder resin can be eliminated, so that the ratio of the active material in the active material layer and the filling density thereof can be improved, and the battery capacity can be increased. It becomes.

特表2014−534592号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-534592 特表2014−535141号公報Japanese Patent Publication No. 2014-535141 特開2002−42791号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-42791

しかしながら、特許文献1〜3に開示される技術は、活物質を単純に電気泳動によって堆積させることが開示されるのみであり、複数の成分が任意の構造となるよう配置することは想定されておらず、複数成分が電極内で構造制御された態様で堆積された構造体を得ることができないという問題点があった。 However, the techniques disclosed in Patent Documents 1 to 3 only disclose that the active material is simply deposited by electrophoresis, and it is assumed that a plurality of components are arranged so as to have an arbitrary structure. Therefore, there is a problem that it is not possible to obtain a structure in which a plurality of components are deposited in a structure-controlled manner in the electrode.

活物質層内の構造は、リチウムイオンの吸蔵、放出及び電子の移動に影響し、電池の充放電特性等の電気特性を大きく左右する。そのため、活物質層内の各成分の分布状態や接触状態がより高度にコントロールされた電極が望まれている。しかし、上記特許文献1〜3に開示される技術では、このような電極を提供できないという問題点があった。 The structure in the active material layer affects the occlusion and release of lithium ions and the movement of electrons, and greatly affects the electrical characteristics such as the charge / discharge characteristics of the battery. Therefore, an electrode in which the distribution state and contact state of each component in the active material layer are more highly controlled is desired. However, the techniques disclosed in Patent Documents 1 to 3 have a problem that such an electrode cannot be provided.

特に、電池容量の点からは、正極活物質の堆積量が必要となるが、堆積量を増加させるべく単に厚膜化(正極活物質量を増加)すると、固体電解質とのバランスが不良となってイオン伝導性が低下し、良好な電池特性が得られ難くなるという問題点があった。このため、更に電池特性を向上し得るよう構造が制御された電極およびその製造方法の提供が要望されている。 In particular, from the viewpoint of battery capacity, the amount of accumulated positive electrode active material is required, but if the film is simply thickened (increasing the amount of positive electrode active material) to increase the accumulated amount, the balance with the solid electrolyte becomes poor. Therefore, there is a problem that the ionic conductivity is lowered and it becomes difficult to obtain good battery characteristics. Therefore, it is desired to provide an electrode whose structure is controlled so as to further improve the battery characteristics and a method for manufacturing the electrode.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、活物質及び固体電解質等の各成分の分布を制御することによって形成された電極、及び、この電極の製造方法、並びに、この電極を用いた全固体型リチウムイオン電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an electrode formed by controlling the distribution of each component such as an active material and a solid electrolyte, a method for producing this electrode, and this electrode are used. It is an object of the present invention to provide an all-solid-state lithium ion battery used.

この目的を達成するために、請求項1に記載の電極は、一対の電極間に固体電解質体が配置された構造を有する全固体型リチウムイオン電池に用いられる前記電極において、活物質を主成分とする活物質層と、固体電解質を主成分とする固体電解質層とを備え、前記活物質層は、イオン交換基を有する樹脂であって該イオン交換基の全部または一部に前記固体電解質又はその前駆体の貧溶媒で且つ非プロトン性溶媒中で電離する第一の対イオンがイオン結合したイオン交換樹脂を含んでいるものである。 In order to achieve this object, the electrode according to claim 1 is a electrode used in an all-solid-state lithium ion battery having a structure in which a solid electrolyte is arranged between a pair of electrodes, and contains an active material as a main component. The active material layer is provided with a solid electrolyte layer containing a solid electrolyte as a main component, and the active material layer is a resin having an ion exchange group, and the solid electrolyte or a part of the ion exchange group is used as the solid electrolyte or a part thereof. The precursor contains an ion-exchange resin in which the first counter ion ionized in a poor solvent and an aprotonic solvent is ion-bonded.

請求項2に記載の電極は、請求項1に記載の電極において、前記活物質層に含まれる前記イオン交換樹脂は、前記イオン交換基として酸性基を有し該酸性基の全部または一部が有機オニウム塩の陽イオンを第一の対イオンとして備えたものである。 The electrode according to claim 2 is the electrode according to claim 1. The ion exchange resin contained in the active material layer has an acidic group as the ion exchange group, and all or a part of the acidic group is present. It is provided with a cation of an organic onium salt as the first pair ion.

請求項3に記載の電極は、請求項2に記載の電極において、前記イオン交換樹脂は、主鎖にスチレン由来の単位とオレフィン由来の単位とを有する重合体であり、前記酸性基はスルホン酸基またはスルホン酸由来の基である。 The electrode according to claim 3 is the electrode according to claim 2, wherein the ion exchange resin is a polymer having a unit derived from styrene and a unit derived from olefin in the main chain, and the acidic group is a sulfonic acid. A group or a group derived from a sulfonic acid.

請求項4に記載の電極は、請求項2又は3に記載の電極において、前記有機オニウム塩は、第四級ホスホニウム塩である。 The electrode according to claim 4 is the electrode according to claim 2 or 3, and the organic onium salt is a quaternary phosphonium salt.

請求項5に記載の電極は、請求項1乃至4のいずれかに記載の電極において、2層の前記活物質層の層間に、前記固体電解質層が介在された積層構造、及び、2層の前記固体電解質層の層間に前記活物質層が介在された積層構造、のうちの少なくとも一方の積層構造を有するものである。 The electrode according to claim 5 is the electrode according to any one of claims 1 to 4, having a laminated structure in which the solid electrolyte layer is interposed between two layers of the active material layer, and two layers. It has at least one of the laminated structures in which the active material layer is interposed between the layers of the solid electrolyte layer.

請求項6に記載の電極は、請求項1乃至5のいずれかに記載の電極において、前記固体電解質が、硫化物系固体電解質である。 The electrode according to claim 6 is the electrode according to any one of claims 1 to 5, wherein the solid electrolyte is a sulfide-based solid electrolyte.

請求項7に記載の電極は、請求項1乃至6のうちのいずれかに記載の電極において、前記活物質は正極活物質である。 The electrode according to claim 7 is the electrode according to any one of claims 1 to 6, wherein the active material is a positive electrode active material.

請求項8に記載の電極の製造方法は、一対の電極間に固体電解質体が配置された構造を有する全固体型リチウムイオン電池に用いられる前記電極の製造方法であって、活物質を含んだ活物質含有液中における電気泳動によって、前記活物質を堆積して活物質層を形成する第1堆積工程と、固体電解質及び/又はその前駆体を含んだ固体電解質含有液中における電気泳動によって、前記固体電解質及び/又はその前駆体を堆積し、前記第1堆積工程で形成される前記活物質層に隣接する固体電解質層又はその前駆体層を形成する第2堆積工程とを備え、前記第1堆積工程は、前記固体電解質層が形成された後に前記活物質層を形成する場合、前記固体電解質又はその前駆体の貧溶媒で且つ非プロトン性溶媒を分散媒とした活物質含有液において、当該分散媒中で電離する第一の対イオンを有するイオン交換樹脂が付着した状態で前記活物質を電気泳動するものである。 The method for producing an electrode according to claim 8 is a method for producing the electrode used in an all-solid-state lithium-ion battery having a structure in which a solid electrolyte is arranged between a pair of electrodes, and includes an active material. By the first deposition step of depositing the active material to form the active material layer by electrophoresis in the active material-containing liquid, and by electrophoresis in the solid electrolyte-containing liquid containing the solid electrolyte and / or its precursor. A second deposition step of depositing the solid electrolyte and / or its precursor to form a solid electrolyte layer or a precursor layer thereof adjacent to the active material layer formed in the first deposition step is provided. In one deposition step, when the active material layer is formed after the solid electrolyte layer is formed, in an active material-containing liquid which is a poor solvent for the solid electrolyte or its precursor and uses an aprotonic solvent as a dispersion medium. The active material is electrolyzed in a state where an ion exchange resin having a first pair ion to be ionized in the dispersion medium is attached.

請求項9に記載の電極の製造方法は、請求項8に記載の電極の製造方法において、前記第1堆積工程と前記第2堆積工程との少なくとも一方を複数回行い、前記活物質層と、前記固体電解質層又はその前駆体層とを、交互に積層するものである。 The method for manufacturing an electrode according to claim 9 is the method for manufacturing an electrode according to claim 8, wherein at least one of the first deposition step and the second deposition step is performed a plurality of times to obtain the active material layer and the active material layer. The solid electrolyte layer or a precursor layer thereof is alternately laminated.

請求項10に記載の電極の製造方法は、請求項8又は9に記載の電極の製造方法において、前記活物質にイオン交換樹脂を付着させ、そのイオン交換基の対イオンの全部または一部を前記第一の対イオンにイオン交換する前処理工程を備え、前記第1堆積工程は、前記前処理工程にてイオン交換されたイオン交換樹脂が付着した活物質を堆積させるものである。 The method for producing an electrode according to claim 10 is the method for producing an electrode according to claim 8 or 9, wherein an ion exchange resin is attached to the active material, and all or a part of the counter ions of the ion exchange group is attached. A pretreatment step of ion-exchange with the first pair ion is provided, and the first deposition step deposits an active material to which an ion exchange resin ion-exchanged in the pretreatment step is attached.

請求項11に記載の電極の製造方法は、請求項8乃至10のいずれかに記載の電極の製造方法において、前記イオン交換樹脂は、主鎖にスチレン由来の単位とオレフィン由来の単位とを有し、イオン交換基としてスルホン酸基またはスルホン酸由来の基を有する重合体である。 The method for producing an electrode according to claim 11 is the method for producing an electrode according to any one of claims 8 to 10, wherein the ion exchange resin has a styrene-derived unit and an olefin-derived unit in the main chain. However, it is a polymer having a sulfonic acid group or a sulfonic acid-derived group as an ion exchange group.

請求項12に記載の電極の製造方法は、請求項11に記載の電極の製造方法において、前記前処理工程は、スルホン酸基またはスルホン酸由来の基の対イオンを、有機オニウム塩のカチオンに交換するものである。 The method for producing an electrode according to claim 12 is the method for producing an electrode according to claim 11, wherein in the pretreatment step, a sulfonic acid group or a pair ion of a sulfonic acid-derived group is converted into a cation of an organic onium salt. It is to be replaced.

請求項13に記載の電極の製造方法は、請求項8乃至12のいずれかに記載の電極の製造方法において、前記第1堆積工程で用いられる分散媒は、誘電率が15以下の溶媒である。 The electrode manufacturing method according to claim 13 is the electrode manufacturing method according to any one of claims 8 to 12, wherein the dispersion medium used in the first deposition step is a solvent having a dielectric constant of 15 or less. ..

請求項14に記載の全固体型リチウムイオン電池は、請求項1乃至7のうちのいずれかに記載の電極を備えるものである。 The all-solid-state lithium-ion battery according to claim 14 includes the electrode according to any one of claims 1 to 7.

本発明の電極によれば、一対の電極間に固体電解質体が配置された構造を有する全固体型リチウムイオン電池に用いられるものであって、活物質を主成分とする活物質層と、固体電解質を主成分とする固体電解質層とを有する、即ち、層構造を有する電極となっている。言い換えれば、この構成により、活物質層に任意の層構造を導入することができる。 According to the electrode of the present invention, it is used in an all-solid-state lithium-ion battery having a structure in which a solid electrolyte is arranged between a pair of electrodes, and an active material layer containing an active material as a main component and a solid. The electrode has a solid electrolyte layer containing an electrolyte as a main component, that is, has a layered structure. In other words, with this configuration, any layer structure can be introduced into the active material layer.

ここで、各層の層厚を精密かつ安価に制御するには、各層を電気泳動によって形成することが望ましい。一般に、電気泳動には、プロトン性溶媒や、極性溶媒が分散媒として使用される。かかる溶媒には、固体電解質層またはその前駆体層が往々にして反応、溶解しやすく、層構造を維持できない。一方、固体電解質又はその前駆体の貧溶媒を分散媒に用いれば、固体電解質又はその前駆体の反応や溶解を抑制して層構造を維持し得るが、表面電荷が微弱な活物質の泳動を困難にしてしまう。そこで、イオン交換基の全部または一部に、固体電解質又はその前駆体の貧溶媒で且つ非プロトン性溶媒中で電離する第一の対イオンがイオン結合するイオン交換樹脂を、活物質に予め付着させることで、上述の貧溶媒中であっても、十分な表面電荷を活物質に付与することができる。従って、固体電解質またはその前駆体の溶解を回避しつつ、かかる貧溶媒中で活物質を良好に泳動して固体電解質上に堆積させ、層形成することができる。言い換えれば、活物質層をイオン交換樹脂が含まれたものとすることで層厚が精密に制御された層構造を有する電極を実現できるという効果がある。 Here, in order to control the layer thickness of each layer precisely and inexpensively, it is desirable to form each layer by electrophoresis. Generally, a protic solvent or a polar solvent is used as a dispersion medium for electrophoresis. The solid electrolyte layer or its precursor layer is often easily reacted and dissolved in such a solvent, and the layer structure cannot be maintained. On the other hand, if a poor solvent of the solid electrolyte or its precursor is used as the dispersion medium, the reaction and dissolution of the solid electrolyte or its precursor can be suppressed to maintain the layer structure, but the migration of an active material having a weak surface charge can be performed. Make it difficult. Therefore, an ion exchange resin in which the first pair ion ionized in the poor solvent and aprotonic solvent of the solid electrolyte or its precursor is ion-bonded to all or part of the ion exchange group is previously attached to the active material. By doing so, a sufficient surface charge can be imparted to the active material even in the above-mentioned poor solvent. Therefore, the active material can be satisfactorily migrated in such a poor solvent and deposited on the solid electrolyte to form a layer while avoiding the dissolution of the solid electrolyte or its precursor. In other words, by making the active material layer contain an ion exchange resin, there is an effect that an electrode having a layer structure in which the layer thickness is precisely controlled can be realized.

また、本発明の電極によれば、2層の活物質層の層間に、固体電解質層が介在された積層構造、及び、2層の固体電解質層の層間に活物質層が介在された積層構造、のうちの少なくとも一方の積層構造を有するので、複数の活物質層と固体電解質層とを交互に積層した電極を得ることができるという効果がある。 Further, according to the electrode of the present invention, a laminated structure in which a solid electrolyte layer is interposed between the layers of the two active material layers and a laminated structure in which the active material layer is interposed between the layers of the two solid electrolyte layers. Since it has a laminated structure of at least one of the above, there is an effect that an electrode in which a plurality of active material layers and a solid electrolyte layer are alternately laminated can be obtained.

活物質層と固体電解質層とが交互に積層した形態であると、活物質層の層数を増やすことで電池容量の向上を図ることができる。活物質層を単に厚くすることで、電池容量の向上を図る手法も考えられるが、電解質体を固体電解質とした場合には、電解質体が電極内に浸透し難いため、活物質層が厚膜化するとイオン伝導性が低下する。しかし、本電極では、膜厚が制御された活物質層と固体電解質層とが交互に積層されているので、イオン伝導性を確保し得、電池容量の増加とイオン伝導性の確保とを両立できるという効果がある。 When the active material layer and the solid electrolyte layer are alternately laminated, the battery capacity can be improved by increasing the number of active material layers. A method of improving the battery capacity by simply thickening the active material layer can be considered, but when the electrolyte is a solid electrolyte, it is difficult for the electrolyte to penetrate into the electrode, so the active material layer is a thick film. When it becomes, the ionic conductivity decreases. However, in this electrode, since the active material layer and the solid electrolyte layer having a controlled film thickness are alternately laminated, ionic conductivity can be ensured, and both increase in battery capacity and ionic conductivity can be ensured at the same time. It has the effect of being able to do it.

本発明の電極の製造方法によれば、一対の電極間に固体電解質体が配置された構造を有する全固体型リチウムイオン電池に用いられる電極の製造方法であって、第1堆積工程により活物質を含んだ活物質含有液中における電気泳動によって、活物質を堆積して活物質層が形成され、第1堆積工程で形成される活物質層に隣接する固体電解質層又はその前駆体層が、第2堆積工程により、固体電解質及び/又はその前駆体を含んだ固体電解質含有液中における電気泳動によって、固体電解質及び/又はその前駆体を堆積して形成される。ここで、第1堆積工程は、固体電解質層が形成された後に活物質層を形成する場合、固体電解質及び/又はその前駆体の貧溶媒で且つ非プロトン性溶媒を分散媒とした活物質含有液において、当該分散媒中で電離する第一の対イオンを有するイオン交換樹脂が活物質に付着した状態で電気泳動が実施される。 According to the method for producing an electrode of the present invention, it is a method for producing an electrode used in an all-solid-state lithium-ion battery having a structure in which a solid electrolyte is arranged between a pair of electrodes, and is an active material in the first deposition step. The active material is deposited to form an active material layer by electrophoresis in an active material-containing liquid containing By the second deposition step, the solid electrolyte and / or its precursor is deposited and formed by electrophoresis in a solid electrolyte-containing liquid containing the solid electrolyte and / or its precursor. Here, in the first deposition step, when the active material layer is formed after the solid electrolyte layer is formed, the active material is contained in a poor solvent of the solid electrolyte and / or its precursor and using an aprotonic solvent as a dispersion medium. In the liquid, electrophoresis is carried out in a state where an ion exchange resin having a first counter ion that is ionized in the dispersion medium is attached to the active material.

固体電解質またはその前駆体と、活物質とは、溶媒に対する溶解度や、液体中での表面電荷の強弱が相違する。一般に、電気泳動は、極性溶媒(プロトン性溶媒)を分散媒とし混合した物質(被泳動物質)の泳動を行うことが多い。分散媒の極性が大きいほど被泳動物質の表面電荷を上昇させることができ、容易に泳動できるからである。ここで、選定した溶媒中で活物質の表面電荷が泳動不能な程に微弱であった場合には、より極性の高い溶媒を用いて泳動することが考えられる。ところが、固体電解質またはその前駆体は、より極性の高い極性溶媒に対し、往々にして溶解してしまうため、既に固体電解質層又はその前駆体層が形成されている場合には、固体電解質層又はその前駆体層が溶解するという事態を生じてしまう。 The solid electrolyte or its precursor and the active material differ in their solubility in a solvent and the strength of surface charge in a liquid. In general, in electrophoresis, a mixed substance (electrophoresis substance) is often electrophoresed using a polar solvent (protic solvent) as a dispersion medium. This is because the larger the polarity of the dispersion medium, the higher the surface charge of the object to be electrophoresed, and the easier it is to migrate. Here, when the surface charge of the active material is so weak that it cannot be migrated in the selected solvent, it is conceivable to run it using a solvent having a higher polarity. However, since the solid electrolyte or its precursor is often dissolved in a more polar solvent, if the solid electrolyte layer or its precursor layer is already formed, the solid electrolyte layer or its precursor is formed. A situation occurs in which the precursor layer is dissolved.

本製造方法は、固体電解質またはその前駆体の貧溶媒で且つ非プロトン性溶媒を分散媒にした活物質含有液を用いることで、既に作製された固体電解質層またはその前駆体層の溶解を抑制できる。また、プロトン性溶媒に起因した構成成分との反応を回避できる。一方で、活物質は、この貧溶媒中で電離する第一の対イオンを有するイオン交換樹脂が付着した状態にあるため、かかるイオン交換樹脂の作用によって表面電荷が増大し、良好に泳動させることができる。よって、固体電解質層またはその前駆体層の溶解抑制と、活物質の電気泳動による堆積とを両立することができ、固体電解質層またはその前駆体層と、活物質層とが積層した電極を製造することができるという効果がある。また、いずれの層も、電気泳動によって形成することができるので、各層の層厚が適切に制御された電極構造を作製することができる。 This production method suppresses the dissolution of the already prepared solid electrolyte layer or its precursor layer by using an active material-containing liquid which is a poor solvent for the solid electrolyte or its precursor and uses an aprotic solvent as a dispersion medium. can. In addition, the reaction with the constituent components caused by the protic solvent can be avoided. On the other hand, since the active material is in a state where an ion exchange resin having a first counterion that is ionized in this poor solvent is attached, the surface charge is increased by the action of the ion exchange resin, and the active material is allowed to run well. Can be done. Therefore, it is possible to both suppress the dissolution of the solid electrolyte layer or its precursor layer and deposit the active material by electrophoresis, and manufacture an electrode in which the solid electrolyte layer or its precursor layer and the active material layer are laminated. It has the effect of being able to. Further, since any of the layers can be formed by electrophoresis, it is possible to produce an electrode structure in which the layer thickness of each layer is appropriately controlled.

また、本発明の電極の製造方法によれば、更に、第1堆積工程と第2堆積工程との少なくとも一方を複数回行い、活物質層と、固体電解質層又はその前駆体層とを、交互に積層するので、複数の活物質層と固体電解質層とを交互に積層した電極を製造することができるという効果がある。 Further, according to the electrode manufacturing method of the present invention, at least one of the first deposition step and the second deposition step is performed a plurality of times, and the active material layer and the solid electrolyte layer or its precursor layer are alternately alternated. Therefore, there is an effect that an electrode in which a plurality of active material layers and a solid electrolyte layer are alternately laminated can be manufactured.

活物質層と固体電解質層とが交互に積層した形態であると、活物質層の層数を増やすことで電池容量の向上を図ることができる。活物質層を単に厚くすることで、電池容量の向上を図る手法も考えられるが、電解質体が固体電解質である場合には、電解質体が電極内に浸透し難いため、活物質層が厚膜化するとイオン伝導性が低下する。しかし、本電極の製造方法では、膜厚が制御された活物質層と固体電解質層(又はその前駆体層)とが交互に積層された電極を製造できるので、イオン伝導性を確保することができ、電池容量の増加とイオン伝導性の確保とを両立した電極を提供できるという効果がある。 When the active material layer and the solid electrolyte layer are alternately laminated, the battery capacity can be improved by increasing the number of active material layers. A method of improving the battery capacity by simply thickening the active material layer can be considered, but when the electrolyte is a solid electrolyte, it is difficult for the electrolyte to penetrate into the electrode, so the active material layer is a thick film. When it becomes, the ionic conductivity decreases. However, in the method for producing this electrode, an electrode in which an active material layer having a controlled film thickness and a solid electrolyte layer (or a precursor layer thereof) are alternately laminated can be produced, so that ionic conductivity can be ensured. This has the effect of providing an electrode that achieves both an increase in battery capacity and ensuring ionic conductivity.

また、本発明の電極の製造方法によれば、更に、活物質にイオン交換樹脂を付着させ、そのイオン交換基の対イオンの全部または一部を前記第一の対イオンにイオン交換する前処理工程を備え、第1堆積工程は、前処理工程にてイオン交換されたイオン交換樹脂が付着した活物質を堆積させるものである。これにより、活物質に付着したイオン交換樹脂のイオン交換基の対イオンとして、各種対イオンを選定し交換することができ、イオン交換基の対イオンがプロトン(H)や水酸化物イオン(OH)である場合に比べて、固体電解質またはその前駆体の貧溶媒中で対イオン(第一の対イオン)の電離を促進し得る。故に、活物質含有液の分散媒に用いた場合であっても、対イオンが電離する作用によって、含有される活物質に対し、十分な表面電荷を付与することができるという効果がある。 Further, according to the method for producing an electrode of the present invention, a pretreatment in which an ion exchange resin is further attached to an active material and all or a part of the pair ions of the ion exchange group is ion-exchanged with the first pair ion. The first deposition step includes a step of depositing an active material to which an ion exchange resin ion-exchanged in the pretreatment step is attached. As a result, various pairs can be selected and exchanged as the pair ions of the ion exchange group of the ion exchange resin attached to the active material, and the pair ions of the ion exchange group are protons (H + ) and hydroxide ions (H +). Compared with the case of OH ), ionization of a counter ion (first pair ion) can be promoted in a poor solvent of a solid electrolyte or a precursor thereof. Therefore, even when it is used as a dispersion medium for an active material-containing liquid, there is an effect that a sufficient surface charge can be imparted to the contained active material by the action of ionizing counterions.

また、本発明の電極の製造方法によれば、更に、前処理工程で用いられるイオン交換樹脂は、主鎖にスチレン由来の単位とオレフィン由来の単位とを有する重合体であり、酸性基はスルホン酸基またはスルホン酸由来の基であるものとされる。スルホン酸基は強酸であるので、そのプロトンが電離し易く、効率的にカチオン交換反応を進行させることができる。加えて、主鎖にスチレン由来の単位とオレフィン由来の単位とを有する重合体は親油性である。固体電解質またはその前駆体の貧溶媒は往々にして非極性溶媒であるので、かかる構造を備えるイオン交換樹脂に対して親和性を有し、イオン交換樹脂が付着した活物質の分散が促進されるという効果がある。よって、より一層良好に、活物質の電気泳動を行うことができるという効果がある。尚、スルホン酸由来の基は、スルホン酸のプロトンがカチオン交換によって他のイオンに置き換えられたものを含む概念である。即ち、酸性基には塩型となっているものが含まれる。これにより、活物質が酸(プロトン)と反応するものであっても、イオン交換樹脂(イオン交換基)が塩型であることによって、かかる反応が抑制され、イオン交換樹脂を活物質に付着させる処理などにおいて活物質の変性を回避できる。 Further, according to the method for producing an electrode of the present invention, the ion exchange resin used in the pretreatment step is a polymer having a unit derived from styrene and a unit derived from olefin in the main chain, and the acidic group is sulfonic acid. It is assumed to be an acid group or a group derived from a sulfonic acid. Since the sulfonic acid group is a strong acid, its protons are easily ionized, and the cation exchange reaction can proceed efficiently. In addition, polymers having a styrene-derived unit and an olefin-derived unit in the main chain are lipophilic. Since the poor solvent of the solid electrolyte or its precursor is often a non-protic solvent, it has an affinity for an ion exchange resin having such a structure, and the dispersion of the active material to which the ion exchange resin is attached is promoted. There is an effect. Therefore, there is an effect that the electrophoresis of the active material can be performed even better. The sulfonic acid-derived group is a concept including a sulfonic acid proton replaced with another ion by cation exchange. That is, the acidic group includes those in the salt type. As a result, even if the active material reacts with an acid (proton), the ion exchange resin (ion exchange group) is a salt type, so that the reaction is suppressed and the ion exchange resin is attached to the active material. Degeneration of the active material can be avoided in treatment and the like.

また、本発明の電極の製造方法によれば、更に、第2堆積工程で用いられる貧溶媒は、誘電率が15以下の溶媒であるので、確実に固体電解質層またはその前駆体層の溶解を抑制できるという効果がある。 Further, according to the method for producing an electrode of the present invention, the poor solvent used in the second deposition step is a solvent having a dielectric constant of 15 or less, so that the solid electrolyte layer or its precursor layer can be reliably dissolved. It has the effect of being able to suppress it.

本発明の全固体型リチウムイオン電池によれば、本発明の電極を備えるので、この新規な構成の電極を利用して、全固体型リチウムイオン電池を充放電させることができるという効果がある。 Since the all-solid-state lithium-ion battery of the present invention includes the electrode of the present invention, there is an effect that the all-solid-state lithium-ion battery can be charged and discharged by using the electrode having this novel configuration.

本発明の電極構造の概要と、その電極有する全固体型リチウムイオン電池を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the outline of the electrode structure of this invention, and the all-solid-state lithium ion battery which has the electrode. 正極側と負極側とで非対称な波形を有する信号の一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the signal which has the asymmetric waveform on the positive electrode side and the negative electrode side. 正極側と負極側とで非対称な波形を有する信号の他例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining another example of the signal which has the asymmetric waveform on the positive electrode side and the negative electrode side. 正極側と負極側とで非対称な波形を有する信号の他例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining another example of the signal which has the asymmetric waveform on the positive electrode side and the negative electrode side. 正極側と負極側とで非対称な波形を有する信号の他例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining another example of the signal which has the asymmetric waveform on the positive electrode side and the negative electrode side. 正極側と負極側とで非対称な波形を有する信号の他例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining another example of the signal which has the asymmetric waveform on the positive electrode side and the negative electrode side. 粒子の堆積形態の一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the deposition form of a particle. 粒子の堆積形態の他例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining another example of the deposition form of a particle. 異種の粒子を交互に堆積させた形態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the morphology which deposited different kinds of particles alternately. 電気泳動時間と活物質層および固体電解質層の層厚との関係を示した図である。It is a figure which showed the relationship between the electrophoresis time and the layer thickness of an active material layer and a solid electrolyte layer. 第2実施例での電極構造の顕微鏡写真である。It is a micrograph of the electrode structure in the 2nd Example. 参考例1に係る治具を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the jig which concerns on Reference Example 1. FIG. 第4実施例での電極構造の顕微鏡写真である。It is a micrograph of the electrode structure in the 4th Example. 参考例2で形成された電池の充放電試験結果を示した図である。It is a figure which showed the charge / discharge test result of the battery formed in Reference Example 2. FIG.

以下、図を参照しながら、本発明を詳しく説明する。
[1]電極
本発明の電極(2)は、一対の電極(2a、2b)間に固体電解質体(3)が配置された構造を有する全固体型リチウムイオン電池(1)に用いられる電極(2)である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[1] Electrode The electrode (2) of the present invention is an electrode (1) used for an all-solid-state lithium ion battery (1) having a structure in which a solid electrolyte body (3) is arranged between a pair of electrodes (2a, 2b). 2).

この電極(2)は、活物質を主成分とする活物質層(21)と、固体電解質を主成分とする固体電解質層(22)と、を備えることを特徴とする(図1参照)。 The electrode (2) is characterized by including an active material layer (21) containing an active material as a main component and a solid electrolyte layer (22) containing a solid electrolyte as a main component (see FIG. 1).

活物質層21と固体電解質層22とは、通常、互いの主面同士で接して積層されている。互いの広い表面同士で接触することでLiイオンの高い伝導性を得ることができる。 The active material layer 21 and the solid electrolyte layer 22 are usually laminated so as to be in contact with each other on their main surfaces. High conductivity of Li ions can be obtained by contacting each other with wide surfaces.

また、活物質層21と固体電解質層22とを備える電極は、どのようにして得られてもよいものの、後述するように電気泳動を利用して得ることができる。この場合には、導電性を有した表面(導電性表面)を備える基材25の導電性表面251に、活物質層21と固体電解質層22とが積層された構造となる。 Further, although the electrode including the active material layer 21 and the solid electrolyte layer 22 may be obtained in any way, it can be obtained by using electrophoresis as described later. In this case, the active material layer 21 and the solid electrolyte layer 22 are laminated on the conductive surface 251 of the base material 25 having a conductive surface (conductive surface).

また、その場合、活物質層21及び固体電解質層22のうちどちらの層が、導電性表面251と接触されてもよいが、活物質層21を導電性表面251と接触させることが好ましい。即ち、基材25の導電性表面251に対して、活物質層21と固体電解質層22とがこの順に積層された構造の電極となる(図1参照)。 Further, in that case, either of the active material layer 21 and the solid electrolyte layer 22 may be brought into contact with the conductive surface 251. However, it is preferable that the active material layer 21 is brought into contact with the conductive surface 251. That is, the electrode has a structure in which the active material layer 21 and the solid electrolyte layer 22 are laminated in this order on the conductive surface 251 of the base material 25 (see FIG. 1).

この電極2内における具体的な積層形態は特に限定されないが、活物質層21及び固体電解質層22のうちのいずれか一方の層が、他方の層によってサンドイッチ状に挟まれた形態となることが好ましい。従って、活物質層21及び固体電解質層22のうちの少なくとも一方の層を2層以上備えることが好ましい。 The specific laminated form in the electrode 2 is not particularly limited, but one of the active material layer 21 and the solid electrolyte layer 22 may be sandwiched between the other layers. preferable. Therefore, it is preferable to provide two or more layers of at least one of the active material layer 21 and the solid electrolyte layer 22.

即ち、本電極2は、(1)2層の活物質層21の層間に固体電解質層22が介在された積層構造、(2)2層の固体電解質層22の層間に活物質層21が介在された積層構造、のうちの少なくとも一方の積層構造を有することが好ましい。これらの積層構造は、いずれか一方のみを備えてもよいが、両方の積層構造を備えてもよい。両方の積層構造を備える場合とは、即ち、2層以上の活物質層21と、2層以上の固体電解質層22とが交互に積層された積層構造を有する場合が挙げられる。このように、各層厚が制御されつつサンドイッチ状の積層構造体とすることによって、サンドイッチ状の積層構造を有さない場合と比べて、より優れたLiイオンの伝導性を得ることができる。 That is, the electrode 2 has (1) a laminated structure in which the solid electrolyte layer 22 is interposed between the two layers of the active material layer 21, and (2) the active material layer 21 is interposed between the layers of the two solid electrolyte layers 22. It is preferable to have at least one of the laminated structures obtained. These laminated structures may include only one of them, but may include both laminated structures. The case where both laminated structures are provided means that the active material layer 21 having two or more layers and the solid electrolyte layer 22 having two or more layers are alternately laminated to have a laminated structure. By forming the sandwich-shaped laminated structure while controlling the thickness of each layer in this way, it is possible to obtain more excellent Li ion conductivity as compared with the case where the sandwich-shaped laminated structure is not provided.

活物質層21及び固体電解質層22の各々積層数は特に限定されないが、例えば、各々、1層以上50層以下とすることができる。この積層数は、2層以上25層以下とすることが好ましく、2層以上10層以下とすることがより好ましい。 The number of layers of the active material layer 21 and the solid electrolyte layer 22 is not particularly limited, but may be, for example, one layer or more and 50 layers or less, respectively. The number of layers is preferably 2 or more and 25 or less, and more preferably 2 or more and 10 or less.

更に、活物質層21と固体電解質層22とは、同じ厚さで積層されてもよいが、異なる厚さで積層することができる。この場合には、活物質層21に比べて固体電解質層22を薄く形成することが好ましい。このように、活物質層21に対して固体電解質層22を薄くした場合には、活物質層21に対して固体電解質層22を厚くした場合に比べて、積層した各活物質層間の距離が縮小することによって、垂直方向の電子伝導性(導電性)を向上させることができる。活物質層21の厚さ(D21)と固体電解質層22の厚さ(D22)との厚さの比(D22/D21)は限定されないが、例えば、0.05以上1以下とすることができる。この比(D22/D21)は、更に、0.05以上0.5以下が好ましく、0.05以上0.2以下がより好ましい。尚、この層厚の比は、全ての層で同じ比率である必要はなく、各層で異なるものであって良い。更には、電極内の層の一部がかかる比率で形成されたものであってよく、全ての層がかかる比率で形成されてものであっても良い。 Further, the active material layer 21 and the solid electrolyte layer 22 may be laminated with the same thickness, but can be laminated with different thicknesses. In this case, it is preferable to form the solid electrolyte layer 22 thinner than the active material layer 21. In this way, when the solid electrolyte layer 22 is thinned with respect to the active material layer 21, the distance between the laminated active material layers is larger than that when the solid electrolyte layer 22 is thickened with respect to the active material layer 21. By reducing the size, the electron conductivity (conductivity) in the vertical direction can be improved. The ratio of the thickness of the active material layer 21 (D 21 ) to the thickness of the solid electrolyte layer 22 (D 22 ) (D 22 / D 21 ) is not limited, but is, for example, 0.05 or more and 1 or less. can do. This ratio (D 22 / D 21 ) is further preferably 0.05 or more and 0.5 or less, and more preferably 0.05 or more and 0.2 or less. The ratio of the layer thickness does not have to be the same for all layers, and may be different for each layer. Further, a part of the layers in the electrode may be formed at such a ratio, and all the layers may be formed at such a ratio.

また、具体的な各々層厚は限定されないが、例えば、活物質層21の厚さD21は0.5μm以上40μm以下とすることができる。この厚さ(D21)は、更に、1μm以上25μm以下が好ましく、4μm以上8μm以下がより好ましい。同様に、例えば、固体電解質層22の厚さD22は0.25μm以上40μm以下とすることができる。この厚さ(D22)は、更に、0.25μm以上25μm以下が好ましく、0.25μm以上8μm以下がより好ましく、特に0.25μm以上0.5μm以下が好ましい。尚、各層は、層厚を基準に設計されたもののみならず、積層される粒子の個数を基準に設計されたものであってもよい。係る場合に、活物質層21に積層される粒子個数は、1個〜4個が好適であり、より好適には1個〜3個であり、特に好適には1個〜2個(粒子1個以上2個以下)である。しかしながら、これに限られるものではない。 The specific thickness of each layer is not limited, but for example, the thickness D 21 of the active material layer 21 can be 0.5 μm or more and 40 μm or less. The thickness (D 21 ) is further preferably 1 μm or more and 25 μm or less, and more preferably 4 μm or more and 8 μm or less. Similarly, for example, the thickness D 22 of the solid electrolyte layer 22 can be 0.25 μm or more and 40 μm or less. The thickness (D 22 ) is further preferably 0.25 μm or more and 25 μm or less, more preferably 0.25 μm or more and 8 μm or less, and particularly preferably 0.25 μm or more and 0.5 μm or less. It should be noted that each layer may be designed not only based on the layer thickness but also based on the number of particles to be laminated. In such a case, the number of particles laminated on the active material layer 21 is preferably 1 to 4, more preferably 1 to 3, and particularly preferably 1 to 2 (particle 1). 2 or more and 2 or less). However, it is not limited to this.

尚、活物質層21の厚さ(D21)及び固体電解質層22の厚さ(D22)は、電極断面を電子顕微鏡によって10000倍に拡大した画像において測定するものとする。具体的には、各層の異なる5点において計測される実寸法の平均値を厚さD21又は厚さD22とする。 The thickness of the active material layer 21 (D 21 ) and the thickness of the solid electrolyte layer 22 (D 22 ) shall be measured in an image in which the electrode cross section is magnified 10,000 times by an electron microscope. Specifically, the average value of the actual dimensions measured at five different points of each layer is defined as the thickness D 21 or the thickness D 22 .

活物質層21は、活物質を主成分とする層である。活物質を主成分とするとは、活物質層21全体を100質量%とした場合に、活物質を50質量%以上含むことを意味する。この割合は、50質量%以上100質量%以下が好ましく、60質量%以上98質量%以下とすることができ、更には70質量%以上95質量%以下とすることができる。 The active material layer 21 is a layer containing an active material as a main component. The fact that the active material is the main component means that the active material is contained in an amount of 50% by mass or more when the entire active material layer 21 is 100% by mass. This ratio is preferably 50% by mass or more and 100% by mass or less, and can be 60% by mass or more and 98% by mass or less, and further 70% by mass or more and 95% by mass or less.

活物質層に含有され得る活物質以外の他成分としては、固体電解質及び導電助剤等が挙げられる。これらの成分を含有させることにより、電極内にLiイオンの伝導パス(固体電解質による)や、電子伝導パス(導電助剤による)を形成することができる。 Examples of other components other than the active material that can be contained in the active material layer include solid electrolytes and conductive aids. By containing these components, a conduction path for Li ions (due to a solid electrolyte) and an electron conduction path (due to a conductive aid) can be formed in the electrode.

これらの他成分は1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。他成分が含有される場合、活物質層21全体の総質量を100質量%とすると、他成分の含有割合は50質量%以下である。この含有割合は、2質量%以上40質量%以下とすることができ、更には5質量%以上30質量%以下とすることができる。 Only one of these other components may be used, or two or more thereof may be used in combination. When other components are contained, assuming that the total mass of the entire active material layer 21 is 100% by mass, the content ratio of the other components is 50% by mass or less. This content ratio can be 2% by mass or more and 40% by mass or less, and further can be 5% by mass or more and 30% by mass or less.

尚、固体電解質及び導電助剤については後述する。 The solid electrolyte and the conductive auxiliary agent will be described later.

活物質は、リチウムイオンの挿入及び脱離、又は、合金化・脱合金化反応が可能な物質である。活物質のうち正極用の活物質(以下、単に「正極活物質」ともいう)としては、リチウムイオンの挿入及び脱離が可能なリチウムを含有する複合酸化物を用いることができる。 The active material is a substance capable of inserting and removing lithium ions, or alloying and dealloying. Among the active materials, as the active material for the positive electrode (hereinafter, also simply referred to as “positive electrode active material”), a composite oxide containing lithium capable of inserting and removing lithium ions can be used.

具体的には、LiMO、LiMO、LiM等のリチウム複合酸化物や、これらが混合されたリチウム複合酸化物が挙げられる。但し、上記の「M」は、Co、Ni、Mn及びAlのうちの少なくともCo、Ni及びMnから選択される1種の金属元素である。 Specific examples thereof include lithium composite oxides such as LiMO 2 , Li 2 MO 3 and LiM 2 O 4 , and lithium composite oxides in which these are mixed. However, the above-mentioned "M" is one kind of metal element selected from at least Co, Ni and Mn among Co, Ni, Mn and Al.

上述のうち、LiMO型のリチウム複合酸化物としては、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiMnO、Li(NiCo1−x)O{但し、0<x<1である。例えば、Li(Ni0.8Co0.2)Oなど}、Li(NiMn1−x)O{但し、0<x<1である。例えば、Li(Ni0.5Mn0.5)Oなど}、Li(NiMnCo1−x−y)O{但し、x>0、y>0、x+y<1である。例えば、Li(Ni1/3Mn1/3Co1/3)Oなど}、Li(NiCoAl1−x−y)O{但し、x>0、y>0、x+y<1である。例えば、Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)Oなど}等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。 Among the above, examples of the LiMO 2 type lithium composite oxide include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , Li 2 MnO 3 , and Li (Ni x Co 1-x ) O 2 {however, 0 <x <1. .. For example, Li (Ni 0.8 Co 0.2 ) O 2 etc.}, Li (Ni x Mn 1-x ) O 2 {However, 0 <x <1. For example, Li (Ni 0.5 Mn 0.5 ) O 2 etc.}, Li (Ni x Mn y Co 1-x-y ) O 2 {However, x> 0, y> 0, x + y <1. For example, Li (Ni 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 ) O 2 etc.}, Li (Ni x Co y Al 1-xy ) O 2 {However, x> 0, y> 0, x + y < It is 1. For example, Li (Ni 0.8 Co 0.15 Al 0.05 ) O 2 etc.} and the like can be mentioned. Only one of these may be used, or two or more thereof may be used in combination.

また、上述のうち、LiM型のリチウム複合酸化物としては、LiCo、LiNi、LiMn、Li(CoNi2−x)O{但し、0<x<2である}、Li(CoMn2−x)O{但し、0<x<2である}、Li(AlMn2−x)O{但し、0<x<2である}、Li(MnNi2−x)O{但し、0<x<2である。例えば、Li(Mn1.5Ni0.5)Oなど}等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。 Among the above, as LiM 2 O 4 type lithium composite oxides, LiCo 2 O 4 , LiNi 2 O 4 , LiMn 2 O 4 , Li (Co x Ni 2-x ) O 4 {However, 0 < x <2}, Li (Co x Mn 2-x ) O 4 {However, 0 <x <2}, Li (Al x Mn 2-x ) O 4 {However, 0 <x <2 Yes}, Li (Mn x Ni 2-x ) O 4 {However, 0 <x <2. For example, Li (Mn 1.5 Ni 0.5 ) O 4 etc.} and the like can be mentioned. Only one of these may be used, or two or more thereof may be used in combination.

上述のなかでは、LiMO型のリチウム複合酸化物が好ましく、更には、Li(NiMnCo1−x−y)O{但し、x>0、y>0、x+y<1である}(以下、単に「NMC」ともいう)が好ましい。 Among the above, LiMO type 2 lithium composite oxide is preferable, and Li (Ni x Mn y Co 1-x-y ) O 2 {however, x> 0, y> 0, x + y <1. } (Hereinafter, also simply referred to as "NMC") is preferable.

活物質のうち負極用の活物質(以下、単に「負極活物質」ともいう)としては、炭素系材料(負極活物質としての炭素系材料)、各種酸化物、マグネシウム化合物、スズ化合物、アンチモン化合物、金属リチウム等を用いることができる。 Among the active materials, the active material for the negative electrode (hereinafter, also simply referred to as “negative electrode active material”) includes carbon-based materials (carbon-based materials as the negative electrode active material), various oxides, magnesium compounds, tin compounds, and antimony compounds. , Metallic lithium and the like can be used.

このうち、炭素系材料としては、グラファイト、グラフェン、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、リチウム炭素化合物(Li)等が挙げられる。酸化物としては、SiO、SnO、SnO、TiO、Nb、WO、MoO、LiTi12等が挙げられる。マグネシウム化合物としては、MgSi、MgGe、MgSn等挙げられる。スズ化合物としては、SbSn、SnS、CoSn、NiSn、CuSn、AgSn、LaSn、LaCoSn、VSnFeSn等が挙げられる。アンチモン化合物としては、SbSn、AgSb、CeSb、CoSb、InSb、NiMnSb等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。 Among these, examples of carbon-based materials include graphite, graphene, carbon black, carbon nanotubes, and lithium carbon compounds (Li x C 6 ). Examples of the oxide include SiO, SnO, SnO 2 , TiO 2 , Nb 2 O 5 , WO 2 , MoO 2 , Li 4 Ti 5 O 12 and the like. Examples of the magnesium compound include Mg 2 Si, Mg 2 Ge, Mg 2 Sn and the like. The tin compounds, SbSn, SnS 2, CoSn 2 , Ni 3 Sn 2, Cu 6 Sn 5, Ag 3 Sn, LaSn 3, La 3 Co 2 Sn 7, V 2 Sn 3 FeSn 2 , and the like. Examples of the antimony compound include SbSn, Ag 3 Sb, CeSb 3 , CoSb 3 , InSb, Ni 2 MnSb and the like. Only one of these may be used, or two or more thereof may be used in combination.

また、活物質層21に含まれる活物質は粒状とすることができる。即ち、粒状の活物質(以下、単に「粒状活物質」ともいう)を用いることができる。粒状活物質の粒径は特に限定されないが、より大径の粒状活物質とより小径の粒状活物質との少なくとも2種類の異なる粒径の粒状活物質を同時に含むことがより好ましい。これにより、活物質層21の充填性と平滑性とを両立させることができる。より具体的には、0.5μmを超え10μm以下の粒径を有した顆粒状を呈する粒状活物質(大径活物質)と、1nm以上500nm以下の粒径を有する球状を呈する粒状活物質(小径活物質)と、を含むことが好ましい。 Further, the active material contained in the active material layer 21 can be made granular. That is, a granular active material (hereinafter, also simply referred to as “granular active material”) can be used. The particle size of the granular active material is not particularly limited, but it is more preferable to simultaneously contain at least two kinds of granular active materials having different particle sizes, that is, a larger diameter granular active material and a smaller diameter granular active material. As a result, both the filling property and the smoothness of the active material layer 21 can be achieved at the same time. More specifically, a granular active material (large-diameter active material) having a particle size of more than 0.5 μm and 10 μm or less and a spherical granular active material having a particle size of 1 nm or more and 500 nm or less (a large-diameter active material). Small diameter active material) and preferably.

更に、活物質層21には、イオン交換樹脂が含まれている。このイオン交換樹脂は、活物質に付着した状態で含まれる。また、後述するように、本電極は、電気泳動を用いて製造することができる。この電気泳動によって活物質、固体電解質を堆積すれば、層厚を高度に制御でき、予め設計した積層構造の本電極を得ることができる。言い換えれば、予め設計した積層構造を精度良く実現するためには電気泳動を用いることが好適であるが、かかる場合には、イオン交換樹脂が活物質に付着していることが要件となる。従って、本電極の活物質層21は、イオン交換樹脂を含むものとなる。 Further, the active material layer 21 contains an ion exchange resin. This ion exchange resin is contained in a state of being attached to the active material. Further, as will be described later, this electrode can be manufactured by using electrophoresis. By depositing the active material and the solid electrolyte by this electrophoresis, the layer thickness can be highly controlled, and a pre-designed laminated structure main electrode can be obtained. In other words, it is preferable to use electrophoresis in order to realize a pre-designed laminated structure with high accuracy, but in such a case, it is a requirement that the ion exchange resin is attached to the active material. Therefore, the active material layer 21 of this electrode contains an ion exchange resin.

具体的には、イオン交換樹脂は、イオン交換基が結合した高分子である。このイオン交換樹脂としては、高分子化合物にイオン交換基を導入したものであれば、特に制限はなく、それ自身公知のイオン交換樹脂であってよい。イオン交換樹脂の主骨格となる高分子化合物としては、例えば、ポリスチレン、ポリ(α-メチルスチレン)等のスチレン系ポリマー、ポリビニルトルエン、ポリビニルベンジルクロライド、ポリビニルビフェニル、ポリビニルナフタレン等の芳香族ビニルポリマーやポリ塩化ビニル等のハロゲン化ビニルポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン等のポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン等のハロゲン化ポリオレフィン、ポリアクリロニトリル等のニトリル系ポリマー、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸グリシジル、ポリアクリル酸エチル等の(メタ)アクリル系ポリマー等であるものが挙げられるがこれに限られるものでない。上記ポリマーは、単独のモノマーと架橋剤を共重合させて得られるポリマーでも、複数のモノマーと架橋剤を重合させて得られるポリマーであってもよく、また、二種類以上のポリマーがブレンドされたものであってもよい。 Specifically, the ion exchange resin is a polymer to which an ion exchange group is bonded. The ion exchange resin is not particularly limited as long as it is a polymer compound in which an ion exchange group is introduced, and may be an ion exchange resin known per se. Examples of the polymer compound that serves as the main skeleton of the ion exchange resin include styrene-based polymers such as polystyrene and poly (α-methylstyrene), aromatic vinyl polymers such as polyvinyltoluene, polyvinylbenzyl chloride, polyvinylbiphenyl, and polyvinylnaphthalene. Vinyl halide polymers such as polyvinyl chloride, polyolefins such as polyethylene, polypropylene and polybutylene, halogenated polyolefins such as polytetrafluoroethylene, nitrile polymers such as polyacrylonitrile, methyl polymethacrylate, glycidyl polymethacrylate and polyacrylic acid. Examples thereof include (meth) acrylic polymers such as ethyl, but the present invention is not limited to this. The polymer may be a polymer obtained by copolymerizing a single monomer and a cross-linking agent, a polymer obtained by polymerizing a plurality of monomers and a cross-linking agent, or a blend of two or more kinds of polymers. It may be a thing.

本電極に含まれるイオン交換樹脂は、その主鎖となる高分子が、非極性溶媒に対する親和性を有するものが望ましい。好適には、スチレン由来の単位とオレフィン由来の単位とを有する高分子とされ、特に好適には、ポリスチレン系樹脂とポリオレフィン系樹脂とのブロック共重合体とされる。このように主鎖がスチレン由来の単位とオレフィン由来の単位とを有する親油性の重合体であると、非極性溶媒に対する親和性を有し、かかる溶媒に良好な溶解性を備える。尚、ここで、本発明において主鎖とは、イオン交換基以外の部分であって、繰り返し単位を含んでなる高分子構造の骨格となる部分を意味するものである。 The ion exchange resin contained in this electrode is preferably one in which the polymer serving as the main chain has an affinity for a non-polar solvent. A polymer having a styrene-derived unit and an olefin-derived unit is preferably used, and a block copolymer of a polystyrene-based resin and a polyolefin-based resin is particularly preferable. As described above, a lipophilic polymer having a main chain having a unit derived from styrene and a unit derived from olefin has an affinity for a non-polar solvent and has good solubility in such a solvent. Here, in the present invention, the main chain means a portion other than the ion exchange group and which is a skeleton of a polymer structure including a repeating unit.

このようなイオン交換樹脂を用いることで、活物質が本来備える表面電荷が微弱でも、イオン交換樹脂で予め活物質を処理することによって、非極性溶媒中で活物質の表面電荷を顕著に増大させることができ、当該活物質を電気泳動によって堆積することができる。よって、活物質層と固体電解質層の層構造が良好に形成された本電極を得ることができる。 By using such an ion exchange resin, even if the surface charge originally possessed by the active material is weak, the surface charge of the active material is remarkably increased in a non-polar solvent by treating the active material in advance with the ion exchange resin. The active material can be deposited by electrophoresis. Therefore, it is possible to obtain the present electrode in which the layer structure of the active material layer and the solid electrolyte layer is well formed.

また、本電極に含まれるイオン交換樹脂は、カチオン(陽イオン)交換樹脂、アニオン(陰イオン)交換樹脂のいずれであってもよい。 The ion exchange resin contained in the present electrode may be either a cation (cation) exchange resin or an anion (anion) exchange resin.

上記のイオン交換樹脂に具備されるイオン交換基は、カチオン交換樹脂であれば、スルホン酸基、カルボン酸基、イミノ二酢酸基、リン酸基、リン酸エステル基等のカチオン交換基が例示され、アニオン交換樹脂であれば、四級アンモニウム基、三級アミノ基、二級アミノ基、一級アミノ基、ポリエチレンイミン基、第三スルホニウム基、ホスホニウム基等のアニオン交換基が挙げられる。尚、これらのイオン交換基は、そのイオン交換機能を阻害しない範囲において、置換基を備えていても良い。イオン交換基は、強酸性、強塩基性のものが好適である。かかる強酸性のものとしては、スルホン酸基が例示される。また、強塩基性のものとして、四級アンモニウム基が例示される。 If the ion exchange group contained in the above ion exchange resin is a cation exchange resin, cation exchange groups such as a sulfonic acid group, a carboxylic acid group, an iminodiacetic acid group, a phosphoric acid group, and a phosphoric acid ester group are exemplified. In the case of an anion exchange resin, anion exchange groups such as a quaternary ammonium group, a tertiary amino group, a secondary amino group, a primary amino group, a polyethyleneimine group, a tertiary sulfonium group and a phosphonium group can be mentioned. In addition, these ion exchange groups may have a substituent as long as it does not interfere with the ion exchange function. The ion exchange group is preferably strongly acidic or strongly basic. Examples of such strongly acidic substances include sulfonic acid groups. Further, a quaternary ammonium group is exemplified as a strongly basic one.

例えば、アニオン交換樹脂の一例として、ポリクオタニウム(Polyquaternium)と総称されるポリカチオンであっても良く、ビニルピロリドン、アクリルアミド、メタクリレート等を繰り返し単位に含むのものが例示できるが、特に、ビニルピロリドンの構造が含まれるものが望ましい。ビニルピロリドン構造を含むポリクオタニウムとしては、例えば、ポリクオタニウム11、ポリクオタニウム16、ポリクオタニウム28、ポリクオタニウム44、ポリクオタニウム46などが例示される。 For example, as an example of the anion exchange resin, it may be a polycation collectively called Polyquaternium, and those containing vinylpyrrolidone, acrylamide, methacrylate and the like in the repeating unit can be exemplified, and in particular, the structure of vinylpyrrolidone. Is desirable. Examples of polyquaternium containing a vinylpyrrolidone structure include polyquaternium 11, polyquaternium 16, polyquaternium 28, polyquaternium 44, polyquaternium 46, and the like.

尚、イオン交換基の内、カチオン交換基であって、対イオンが解離した後にアニオン性となるものが酸性基であり、本実施形態においては、プロトンを有する物のみならず、カチオン交換によって塩型となったもの(酸由来の基)も酸性基に含まれるものとする。例えば、カチオン交換基が、強酸性のスルホン酸基(−SOH)である場合、−SO が固定イオン、プロトン(H)が対イオンとなる。この対イオンであるプロトンは、イオン交換処理(イオン交換反応)によって他のカチオンに交換することができる。かかるイオン交換反応によってイオン交換基は塩型にできる。 Among the ion exchange groups, the cation exchange group that becomes anionic after the dissociation of the counter ion is an acidic group, and in the present embodiment, not only the one having a proton but also the salt by cation exchange. The mold (acid-derived group) is also included in the acidic group. For example, when the cation exchange group is a strongly acidic sulfonic acid group (−SO 3 H), −SO 3 is a fixed ion and a proton (H + ) is a counterion. This counterion proton can be exchanged for another cation by an ion exchange treatment (ion exchange reaction). By such an ion exchange reaction, the ion exchange group can be made into a salt type.

また、アニオン交換基であって、対イオンが解離した後にカチオン性となるものが塩基性基であり、水酸化物イオンを有する物のみならず、アニオン交換によって塩型となったもの(塩基由来の基)も含まれるものとする。例えば、アニオン交換基が、トリメチルアンモニウム基などの強塩基性の四級アンモニウム基(−RNOH)であると、−Rが固定イオン、水酸化物イオン(OH)などが対イオンとなる。水酸化物イオン等は、イオン交換処理(イオン交換反応)によって他のアニオンに交換することができる。かかるイオン交換反応によってイオン交換基は塩型にできる。 In addition, anion exchange groups that become cationic after dissociation of counter ions are basic groups, and not only those having hydroxide ions but also those that become salt-type by anion exchange (base-derived). The basis of) shall also be included. For example, the anion-exchange groups and is strongly basic quaternary ammonium groups such as trimethyl ammonium group (-R 3 NOH), -R 3 N + fixed ions, hydroxide ion (OH -), such as pairs Become an ion. Hydroxide ions and the like can be exchanged for other anions by an ion exchange treatment (ion exchange reaction). By such an ion exchange reaction, the ion exchange group can be made into a salt type.

本発明に含まれるイオン交換樹脂において、有機溶媒(非極性溶媒)中にてイオン交換基から電離するイオンが請求項記載の第一の対イオンに該当する。本発明に含まれるイオン交換樹脂は、好適には、そのイオン交換基の少なくとも一部が、塩型となったものとされる。また、プロトン又は水酸化物イオンを備えたイオン交換基は、イオン交換反応によって塩型とすることができるので、対イオンを適宜交換して所望の対イオンを備えさせることができる。ここで、本発明においては、イオン交換基がアニオン交換基である場合、好適には、リチウム塩の陰イオンを対イオンとする塩型のものが用いられる。また、イオン交換樹脂がポリクオタニウムなどのポリカチオンである場合には、いわゆるアニオン性界面活性剤と称される物質のアニオンを対イオンとした塩型とすることができる。例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−スルホ脂肪酸メチルエステル塩、ジアルキルスルホこはく酸塩、アルキル硫酸エステル塩などが例示される。特に好適には、炭素数10以上のアルキル鎖を持つアニオン性界面活性剤であり、かかるものとしては、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムや、スルホこはく酸ビス(2−エチルヘキシル)ナトリウムなどが例示できる。 In the ion exchange resin contained in the present invention, the ion ionized from the ion exchange group in an organic solvent (non-protic solvent) corresponds to the first counterion according to the claim. The ion exchange resin contained in the present invention preferably has at least a part of its ion exchange group in the form of a salt. Further, since the ion exchange group containing a proton or hydroxide ion can be formed into a salt type by an ion exchange reaction, the counterion can be appropriately exchanged to provide a desired counterion. Here, in the present invention, when the ion exchange group is an anion exchange group, a salt type having an anion of a lithium salt as a counter ion is preferably used. When the ion exchange resin is a polycation such as polyquaternium, it can be a salt type having an anion of a substance called an anionic surfactant as a counterion. For example, alkylbenzene sulfonates, α-sulfo fatty acid methyl ester salts, dialkyl sulfosulfates, alkyl sulfate ester salts and the like are exemplified. Particularly preferably, it is an anionic surfactant having an alkyl chain having 10 or more carbon atoms, and examples thereof include sodium dodecylbenzenesulfonate and sodium bis (2-ethylhexyl) sulfosuccinate. ..

また、イオン交換基がカチオン交換基である場合、好適には、有機オニウム塩の陽イオンを対イオンとする塩型の物が用いられる。かかる有機オニウム塩としては、ブロモニウム塩、ヨードニウム塩、オキソニウム塩、スルホニウム塩、アルソニウム塩、アンモニウム塩(第四級)、アンモニウムフルオリド(第四級)、アンモニウムクロリド (第四級)、アンモニウムブロミド (第四級)、アンモニウムヨージド (第四級)、アンモニウムヒドロキシド (第四級)、アンモニウムポリハライド、ホスホニウム塩などが例示される。特に、溶解安定性の観点から、第4級塩を用いることが好適であり、第4級アンモニウム塩、第4級ホスホニウム塩がより好適である。これにより、電気泳動によって電極を作製する(活物質と固体電解質をそれぞれ堆積する)際に、非極性溶媒中で、イオン交換基から電離した対イオンが溶媒中で安定化するので、活物質に付与する電荷を強めることができると共に、活物質の溶媒中での分散性も良好とすることができる。よって、より一層、安定に電気泳動を実施できるものとなるからである。 When the ion exchange group is a cation exchange group, a salt-type product having a cation of an organic onium salt as a counter ion is preferably used. Examples of such organic onium salts include bromonium salt, iodonium salt, oxonium salt, sulfonium salt, alsonium salt, ammonium salt (quaternary), ammonium fluoride (quaternary), ammonium chloride (quaternary), and ammonium bromide (quaternary). Examples thereof include quaternary), ammonium iodide (quaternary), ammonium hydroxide (quaternary), ammonium polyhalide, and phosphonium salt. In particular, from the viewpoint of dissolution stability, it is preferable to use a quaternary salt, and a quaternary ammonium salt and a quaternary phosphonium salt are more preferable. As a result, when the electrode is prepared by electrophoresis (the active material and the solid electrolyte are deposited respectively), the counterion ionized from the ion exchange group is stabilized in the solvent in the non-polar solvent, so that the active material can be used as the active material. Not only can the applied charge be strengthened, but the dispersibility of the active material in the solvent can also be improved. Therefore, the electrophoresis can be performed more stably.

これにより、電気泳動によって電極を作製する際に、非極性溶媒や無極性溶媒中で、対イオンがイオン交換基から電離することを容易化でき、活物質に付与する電荷を強めることができる。 As a result, when the electrode is produced by electrophoresis, the counterion can be easily ionized from the ion exchange group in a non-polar solvent or a non-polar solvent, and the charge given to the active material can be strengthened.

固体電解質層22は、固体電解質を主成分とする層である。固体電解質を主成分とするとは、固体電解質層22全体を100質量%とした場合に、固体電解質を50質量%以上含むことを意味する。この割合は、50質量%以上100質量%以下が好ましく、60質量%以上98質量%以下とすることができ、更には70質量%以上95質量%以下とすることができる。 The solid electrolyte layer 22 is a layer containing a solid electrolyte as a main component. The fact that the solid electrolyte is the main component means that the solid electrolyte layer 22 contains 50% by mass or more when the entire solid electrolyte layer 22 is 100% by mass. This ratio is preferably 50% by mass or more and 100% by mass or less, and can be 60% by mass or more and 98% by mass or less, and further 70% by mass or more and 95% by mass or less.

固体電解質層に含有され得る固体電解質以外の他成分としては、活物質及び導電助剤等が挙げられる。これらの他成分は1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。他成分が含有される場合、固体電解質層22全体を100質量%とすると、他成分の含有割合は50質量%以下である。この含有割合は、2質量%以上40質量%以下とすることができ、更には5質量%以上30質量%以下とすることができる。 Examples of other components other than the solid electrolyte that can be contained in the solid electrolyte layer include active materials and conductive auxiliaries. Only one of these other components may be used, or two or more thereof may be used in combination. When other components are contained, assuming that the entire solid electrolyte layer 22 is 100% by mass, the content ratio of the other components is 50% by mass or less. This content ratio can be 2% by mass or more and 40% by mass or less, and further can be 5% by mass or more and 30% by mass or less.

尚、活物質については前述の通りである。また、導電助剤については後述する。 The active material is as described above. The conductive auxiliary agent will be described later.

固体電解質は、Liイオンの伝導パスとなることが可能な物質である。具体的には、Li1.07Al0.69Ti1.46(PO、Li1.5Al0.5Ge1.5(PO、Li3.25Ge0.250.75、Li10GeP12、LiPSCl、30LiS・26B・44LiI、63LiS・36SiS・1LiPO、57LiS・38SiS・5LiSiO、70LiS・30P、50LiS・50GeS、Li3.250.95、Li3.25Ge0.250.75、LiPS、Li11、Li11等の硫化物固体電解質が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。 A solid electrolyte is a substance that can serve as a conduction path for Li ions. Specifically, Li 1.07 Al 0.69 Ti 1.46 (PO 4 ) 3 , Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 (PO 4 ) 3 , Li 3.25 Ge 0.25 P. 0.75 S 4, Li 10 GeP 2 S 12, Li 6 PS 5 Cl, 30Li 2 S · 26B 2 S 3 · 44LiI, 63Li 2 S · 36SiS 2 · 1Li 3 PO 4, 57Li 2 S · 38SiS 2 · 5Li 4 SiO 4 , 70Li 2 S / 30P 2 S 5 , 50Li 2 S / 50GeS 2 , Li 3.25 P 0.95 S 4 , Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 , Li 3 PS 4 , Li 4 P 3 S 11 , Li 7 P 3 S 11, and other sulfide solid electrolytes. Only one of these may be used, or two or more thereof may be used in combination.

更に、La0.5Li0.5TiO、La0.51Li0.34TiO2.94、Li1.3Al0.3Ti1.7(PO、LiLaZr12、LiLaNb12、50LiSiO・50LiBO、Li2.9PO3.30.46、Li3.6Si0.60.4等の非硫化物固体電解質が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。 Furthermore, La 0.5 Li 0.5 TiO 3 , La 0.51 Li 0.34 TIM 2.94 , Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO 4 ) 3 , Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , Li 5 La 3 Nb 2 O 12 , 50Li 4 SiO 4 , 50Li 3 BO 3 , Li 2.9 PO 3.3 N 0.46 , Li 3.6 Si 0.6 P 0.4 O 4, etc. Non-sulfide solid electrolytes of. Only one of these may be used, or two or more thereof may be used in combination.

これらのうちでは、硫化物固体電解質が好ましい。更には、硫化物ガラス固体電解質、又は、硫化物ガラスセラミックス固体電解質の非結晶性の硫化物固体電解質がより好ましい。非結晶性の硫化物固体電解質としては、30LiS・26B・44LiI、63LiS・36SiS・1LiPO、57LiS・38SiS・5LiSiO、70LiS・30P、50LiS・50GeS、Li3.250.95、Li3.25Ge0.250.75、LiPS、Li11、Li11等が挙げられる。 Of these, sulfide solid electrolytes are preferred. Further, a sulfide glass solid electrolyte or a non-crystalline sulfide solid electrolyte of a sulfide glass ceramic solid electrolyte is more preferable. The non-crystalline sulfide solid electrolyte, 30Li 2 S · 26B 2 S 3 · 44LiI, 63Li 2 S · 36SiS 2 · 1Li 3 PO 4, 57Li 2 S · 38SiS 2 · 5Li 4 SiO 4, 70Li 2 S · 30P 2 S 5 , 50Li 2 S / 50GeS 2 , Li 3.25 P 0.95 S 4 , Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 , Li 3 PS 4 , Li 4 P 3 S 11 , Examples thereof include Li 7 P 3 S 11.

これらのなかでも、更に、Li、P及びSの各元素を含み、PS結合を含んだ非結晶性の硫化物固体電解質が好ましい。このような硫化物固体電解質としては、LiPS、Li11、Li11、70LiS・30P、Li3.250.95等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。 Among these, further, Li, include the elements of P and S, noncrystalline sulfide solid electrolyte containing PS 4 bond. Examples of such sulfide solid electrolytes include Li 3 PS 4 , Li 4 P 3 S 11 , Li 7 P 3 S 11 , 70Li 2 S / 30P 2 S 5 , Li 3.25 P 0.95 S 4. Can be mentioned. Only one of these may be used, or two or more thereof may be used in combination.

更には、これらの硫化物固体電解質は、前駆体の状態であってもよい。前駆体で堆積した場合には、堆積後、熱処理等の処理によって固体電解質へ変換される。 Furthermore, these sulfide solid electrolytes may be in the precursor state. When it is deposited as a precursor, it is converted into a solid electrolyte by a treatment such as heat treatment after the deposition.

また、固体電解質層22に含まれる固体電解質の形態は特に限定されないが、粒状(固形状であることを意味するものであり、球状のみならず、柱状、板状、扁平状、鱗片状なども含む概念である)とすることができる。即ち、粒状の固体電解質(以下、単に「粒状固体電解質」ともいう)を用いることができる。粒状固体電解質の粒径は特に限定されないが、より大径の粒状固体電解質とより小径の粒状固体電解質との少なくとも2種類の異なる粒径の粒状固体電解質を同時に含有できる。これにより、固体電解質層22の充填性と平滑性とを両立させることができる。より具体的には、0.5μmを超え10μm以下の粒径を有した固体電解質(大径固体電解質)と、1nm以上500nm以下の粒径を有する固体電解質(小径固体電解質)と、を含むことが好ましい。尚、固体電解質が板状等や異形状である場合、最も長軸方向の長さを粒径として取り扱う。 The form of the solid electrolyte contained in the solid electrolyte layer 22 is not particularly limited, but is granular (meaning that it is solid, and not only spherical, but also columnar, plate-like, flat, scaly, and the like. It is a concept that includes). That is, a granular solid electrolyte (hereinafter, also simply referred to as “granular solid electrolyte”) can be used. The particle size of the granular solid electrolyte is not particularly limited, but at least two kinds of granular solid electrolytes having different particle sizes, that is, a larger diameter granular solid electrolyte and a smaller diameter granular solid electrolyte, can be simultaneously contained. As a result, both the filling property and the smoothness of the solid electrolyte layer 22 can be achieved at the same time. More specifically, it includes a solid electrolyte having a particle size of more than 0.5 μm and 10 μm or less (large diameter solid electrolyte) and a solid electrolyte having a particle size of 1 nm or more and 500 nm or less (small diameter solid electrolyte). Is preferable. When the solid electrolyte has a plate shape or an irregular shape, the length in the longest axial direction is treated as the particle size.

導電助剤は、電子伝導パスとなることが可能な物質である。具体的には、導電性を有する粉末状物が好ましい。このような導電助剤を構成する材料は特に限定されないが、炭素系材料(導電助剤としての炭素系材料)、金属、金属化合物等が挙げられ、なかでも、炭素系材料が好ましい。炭素系材料としては、グラファイト、グラフェン、カーボンブラック、カーボンナノチューブ等が挙げられる。 A conductive auxiliary agent is a substance that can be an electron conduction path. Specifically, a powdery substance having conductivity is preferable. The material constituting such a conductive auxiliary agent is not particularly limited, and examples thereof include carbon-based materials (carbon-based materials as conductive auxiliary agents), metals, metal compounds, and the like, and among them, carbon-based materials are preferable. Examples of the carbon-based material include graphite, graphene, carbon black, carbon nanotubes and the like.

本発明の電極が正極であって、導電助剤が含まれる場合、活物質層21及び固体電解質層22のうちのいずれか一方の層のみに含まれてもよいが、これらの両方の層に含まれることが好ましい。 When the electrode of the present invention is a positive electrode and contains a conductive auxiliary agent, it may be contained in only one of the active material layer 21 and the solid electrolyte layer 22, but both of these layers may contain the electrode. It is preferably contained.

活物質層21に導電助剤が含まれる場合であって、活物質層21の全体を100質量%とした場合、導電助剤の含有割合は0.1質量%以上35質量%以下が好ましく、1質量%以上25質量%以下がより好ましい。 When the active material layer 21 contains a conductive auxiliary agent, and the total amount of the active material layer 21 is 100% by mass, the content ratio of the conductive auxiliary agent is preferably 0.1% by mass or more and 35% by mass or less. More preferably, it is 1% by mass or more and 25% by mass or less.

同様に、固体電解質層22に導電助剤が含まれる場合であって、固体電解質層22の全体を100質量%とした場合、導電助剤の含有割合は、0.1質量%以上35質量%以下が好ましく、1質量%以上25質量%以下がより好ましい。 Similarly, when the solid electrolyte layer 22 contains a conductive auxiliary agent and the entire solid electrolyte layer 22 is 100% by mass, the content ratio of the conductive auxiliary agent is 0.1% by mass or more and 35% by mass. The following is preferable, and 1% by mass or more and 25% by mass or less is more preferable.

[2]電極の製造方法
全固体型リチウムイオン電池の電極、特に、前述のような活物質層と固体電解質層とが積層された積層構造を有する電極では、目的成分(活物質や固体電解質等)からなる粒子(以下、単に「目的粒子」という)を、所望の厚さに制御しつつ堆積することが好ましい。容量の増加が必要な場合には、活物質量を増加させることが望まれるが、活物質のみが厚く堆積するとイオン伝導性が低下し、外部に取出し可能な電気量が低下してしまう。このため、適切な層厚を設計し、その設計に応じて活物質層と固体電解質とが積層された構造が望まれるのである。
[2] Electrode Manufacturing Method Electrodes of all-solid-state lithium-ion batteries, particularly those having a laminated structure in which an active material layer and a solid electrolyte layer are laminated as described above, have target components (active material, solid electrolyte, etc.). ) (Hereinafter, simply referred to as “target particles”) are preferably deposited while being controlled to a desired thickness. When it is necessary to increase the capacity, it is desirable to increase the amount of active material, but if only the active material is thickly deposited, the ionic conductivity will decrease and the amount of electricity that can be taken out to the outside will decrease. Therefore, it is desired to design an appropriate layer thickness and to have a structure in which an active material layer and a solid electrolyte are laminated according to the design.

本製造方法によれば、電極内の活物質層と固体電解質層の各層を上述した範囲で形成することができる。具体的には、活物質層の厚さが0.5μm以上40μm以下とすることができ、更に、1μm以上25μm以下とでき、4μm以上8μm以下がより好ましい。同様に、例えば、固体電解質層22の厚さD22は0.25μm以上40μm以下とすることができる。この厚さ(D22)は、更に、0.25μm以上25μm以下が好ましく、0.25μm以上8μm以下がより好ましく、0.25μm以上0.5μm以下が特に好ましい。 According to this production method, each layer of the active material layer and the solid electrolyte layer in the electrode can be formed in the above-mentioned range. Specifically, the thickness of the active material layer can be 0.5 μm or more and 40 μm or less, further can be 1 μm or more and 25 μm or less, and more preferably 4 μm or more and 8 μm or less. Similarly, for example, the thickness D 22 of the solid electrolyte layer 22 can be 0.25 μm or more and 40 μm or less. The thickness (D 22 ) is further preferably 0.25 μm or more and 25 μm or less, more preferably 0.25 μm or more and 8 μm or less, and particularly preferably 0.25 μm or more and 0.5 μm or less.

また、例えば、実質、略単層(部分的に複層であるとしても全体として非常に薄い層)で堆積してもよい。イオン導電性、電子伝導性を考慮すれば、粒子1個以上3個以下の厚さで堆積できることが好ましく、粒子1個以上2個以下の厚さで堆積できることがより好ましい。薄く堆積させることにより、電極内の活物質層と固体電解質層とを密に接触させることができ、優れた電極特性が得られると考えられるからである。即ち、同じ電極厚さの中で積層数をより多くすることができ、それによって活物質と固体電解質との接触面積をより多くすることができる。このため、本製造方法においては、目的粒子を溶媒に分散させた分散液(粒子を含む液体(以下、単に「粒子含有液」ともいう))を用いて電気泳動により目的粒子を堆積させ、層構造を造形する。これにより、ディッピングやコーティングよりも各目的粒子を薄く、且つ、精度良く堆積させた層を形成できる。 Further, for example, it may be deposited in substantially a single layer (a very thin layer as a whole even if it is partially multi-layered). Considering ionic conductivity and electron conductivity, it is preferable that the particles can be deposited with a thickness of 1 or more and 3 or less, and more preferably 1 or more and 2 or less of the particles can be deposited. This is because it is considered that the active material layer in the electrode and the solid electrolyte layer can be brought into close contact with each other by depositing thinly, and excellent electrode characteristics can be obtained. That is, the number of layers can be increased within the same electrode thickness, whereby the contact area between the active material and the solid electrolyte can be increased. Therefore, in the present production method, the target particles are deposited by electrophoresis using a dispersion liquid (a liquid containing particles (hereinafter, also simply referred to as “particle-containing liquid”)) in which the target particles are dispersed in a solvent, and a layer is formed. Shape the structure. As a result, it is possible to form a layer in which each target particle is deposited thinner and more accurately than dipping or coating.

(1)第1の電極の製造方法
本第1の電極の製造方法(以下、単に「第1の製法」ともいう)は、粒子含有液中における電気泳動によって、導電性の基材上に、目的粒子を堆積する堆積工程を備える。
(1) Method for manufacturing the first electrode This method for manufacturing the first electrode (hereinafter, also simply referred to as “first manufacturing method”) is carried out on a conductive substrate by electrophoresis in a particle-containing liquid. It is provided with a deposition process for depositing target particles.

「堆積工程」は、目的粒子が活物質である粒子含有液(活物質含有液)中における電気泳動によって、前記活物質を堆積する第1堆積工程と、目的粒子が固体電解質及び/又はその前駆体である粒子含有液(固体電解質含有液)中における電気泳動によって、固体電解質またはその前駆体を堆積する第2堆積工程とを備える。 The "deposition step" includes a first deposition step of depositing the active material by electrophoresis in a particle-containing liquid (active material-containing liquid) in which the target particle is an active material, and a solid electrolyte and / or a precursor thereof in which the target particle is a solid electrolyte and / or a precursor thereof. It includes a second deposition step of depositing a solid electrolyte or a precursor thereof by electrophoresis in a particle-containing liquid (solid electrolyte-containing liquid) which is a body.

尚、「固体電解質の前駆体」とは、分散媒の除去、更には、必要に応じて加熱等の後処理を行うことにより、固体電解質へと変化する固体(粒子)である。ここで、固体電解質前駆体によって形成される層も固体電解質となる層であることから、以下、適宜、固体電解質層と称すことがある。 The "precursor of the solid electrolyte" is a solid (particle) that changes into a solid electrolyte by removing the dispersion medium and, if necessary, performing post-treatment such as heating. Here, since the layer formed by the solid electrolyte precursor is also a layer that becomes a solid electrolyte, it may be appropriately referred to as a solid electrolyte layer below.

第1堆積工程を、固体電解質層が形成された後に、更に、活物質層を形成するために行う場合、固体電解質及び/又はその前駆体の貧溶媒でかつ非プロトン性の溶媒が分散媒とされる。かかる場合の活物質には、当該貧溶媒中で電離するイオンを有する上述のイオン交換樹脂が付着したものが用いられる。 When the first deposition step is performed after the solid electrolyte layer is formed to further form the active material layer, the poor solvent and aprotonic solvent of the solid electrolyte and / or its precursor is used as the dispersion medium. Will be done. As the active material in such a case, a material to which the above-mentioned ion exchange resin having ions ionized in the poor solvent is attached is used.

通常、電気泳動は、分散媒中に分散させた被泳動物質を電気的に泳動するものであるが、分散媒中で被泳動物質が十分な強度の表面電荷を有するように、分散媒には、極性のより大きな(誘電率のより高い)極性溶媒やプロトン性溶媒を用いるのが一般的である。 Normally, in electrophoresis, the electrophoretic substance dispersed in the dispersion medium is electrophoresed electrically, but the dispersion medium is used so that the electrophoretic substance has a sufficiently strong surface charge in the dispersion medium. , It is common to use a polar solvent with a higher polarity (higher dielectric constant) or a protonic solvent.

ここで、活物質と、固体電解質またはその前駆体とは、溶媒に対する溶解度や、液体中での表面電荷の強弱が相違する。例えば、活物質は、比較的、極性溶媒に対して安定である一方、非極性溶媒中での表面電荷が微弱となりがちである。また、活物質に比べ、固体電解質の方は、極性溶媒に対する親和性(溶解度)がより大きい。このため、既に固体電解質層(その前駆体層を含む)が形成されている場合には、極性溶媒を分散媒に用いて活物質を電気泳動すると固体電解質層が溶解するという事態を生じてしまう。 Here, the active material and the solid electrolyte or its precursor differ in the solubility in a solvent and the strength of the surface charge in the liquid. For example, active materials are relatively stable to polar solvents, but tend to have a weak surface charge in non-polar solvents. In addition, the solid electrolyte has a greater affinity (solubility) for a polar solvent than the active material. Therefore, when the solid electrolyte layer (including its precursor layer) has already been formed, the solid electrolyte layer may be dissolved when the active material is electrophoresed using a polar solvent as a dispersion medium. ..

非プロトン性で、より小さな極性である非極性溶媒(固体電解質又はその前駆体の貧溶媒)を分散媒に用いれば、このような固体電解質層の溶解は防止できるが、活物質の表面電荷が微弱な場合には、その泳動が困難になってしまう。 Dissolution of such a solid electrolyte layer can be prevented by using a non-polar solvent (a poor solvent of the solid electrolyte or its precursor), which is aprotonic and has a smaller polarity, as the dispersion medium, but the surface charge of the active material is increased. If it is weak, the migration becomes difficult.

第1の製法では、固体電解質又はその前駆体の貧溶媒で且つ非プロトン性溶媒中で対イオンを電離するイオン交換基を有するイオン交換樹脂を、活物質に付着させることで、かかる溶媒を用いての電気泳動を可能とし、活物質、固体電解質の両方が電気泳動により交互に堆積された電極を作製できるのである。 In the first production method, such a solvent is used by adhering an ion exchange resin having an ion exchange group that ionizes a counter ion in a poor solvent of a solid electrolyte or a precursor thereof and an aproton solvent to an active material. It is possible to produce an electrode in which both the active material and the solid electrolyte are alternately deposited by electrophoresis.

そこで、第1堆積工程を、固体電解質またはその前駆体の貧溶媒(非極性溶媒、誘電率の低い溶媒)でかつ非プロトン性の溶媒を、活物質の分散媒として、電気泳動を実施することにより、既に作製された固体電解質層の溶解を抑制できるようにしている。 Therefore, the first deposition step is carried out by electrophoresis using a poor solvent (non-polar solvent, solvent having a low dielectric constant) of the solid electrolyte or its precursor and an aprotonic solvent as a dispersion medium of the active material. This makes it possible to suppress the dissolution of the already produced solid electrolyte layer.

また、活物質は、かかる溶媒中で電離するイオンを有するイオン交換樹脂が付着した状態にあるため、かかるイオン交換樹脂の作用によって表面電荷が増大し、無極性溶媒等の極性の弱い溶媒を分散媒に用いても、良好に泳動させることができるものとなる。よって、固体電解質層の溶解抑制と、活物質の電気泳動による堆積とを両立でき、固体電解質層またはその前駆体層と、活物質層とが積層した電極を製造することができるのである。このように、いずれの層も、電気泳動によって形成することができるので、各層の層厚が適切に制御された電極構造を作製することができる。 Further, since the active material is in a state where an ion exchange resin having ions that are ionized in the solvent is attached, the surface charge is increased by the action of the ion exchange resin, and a solvent having a weak polarity such as a non-polar solvent is dispersed. Even if it is used as a medium, it can be run well. Therefore, it is possible to both suppress the dissolution of the solid electrolyte layer and deposit the active material by electrophoresis, and it is possible to manufacture an electrode in which the solid electrolyte layer or its precursor layer and the active material layer are laminated. As described above, since any layer can be formed by electrophoresis, it is possible to produce an electrode structure in which the layer thickness of each layer is appropriately controlled.

ここで、全ての層を電気泳動にて形成する場合、まず、第1堆積工程を実施し、導電性の基材の上に、活物質が堆積された第1層目の活物質層が形成される。次いで、第2堆積工程が実施され、第1堆積工程で形成された活物質層の上に、固体電解質またはその前駆体が堆積されて第1層目の固体電解質層が形成される。その後、再び、第1堆積工程が実施されて固体電解質層の上に活物質層の第2層目が形成される。このように第1堆積工程と第2堆積工程は繰り返して実行され、n層の活物質層と固体電解質層とが形成される。なお、導電性の基材上に各層が積層され電極が形成されるが活物質層と固体電解質層のいずれの層が基材の導電性表面に積層されていてもよい。すなわち、まず、第2堆積工程を実施し、次いで第1堆積工程を実施してもよい。 Here, when all the layers are formed by electrophoresis, first, the first deposition step is carried out, and the first active material layer on which the active material is deposited is formed on the conductive substrate. Will be done. Next, a second deposition step is carried out, and a solid electrolyte or a precursor thereof is deposited on the active material layer formed in the first deposition step to form the first solid electrolyte layer. After that, the first deposition step is carried out again to form the second layer of the active material layer on the solid electrolyte layer. In this way, the first deposition step and the second deposition step are repeatedly executed to form an n-layer active material layer and a solid electrolyte layer. Although each layer is laminated on the conductive base material to form an electrode, either the active material layer or the solid electrolyte layer may be laminated on the conductive surface of the base material. That is, the second deposition step may be carried out first, and then the first deposition step may be carried out.

また、固体電解質層が形成される前に実施される第1堆積工程は、固定電解質層が溶解する懸念がないため、極性溶媒やプロトン性溶媒を用いて活物質を電気泳動して堆積しても良い。 Further, in the first deposition step carried out before the solid electrolyte layer is formed, since there is no concern that the fixed electrolyte layer is dissolved, the active material is electrophoresed and deposited using a polar solvent or a protic solvent. Is also good.

ここで、上記「基材」は、導電性表面を有するものであり、得られる粒子の堆積層(以下、単に「堆積層」ともいう)に対しては支持体として機能するものである。 Here, the "base material" has a conductive surface, and functions as a support for a deposited layer of the obtained particles (hereinafter, also simply referred to as a "deposited layer").

基材の材質は特に限定されず、導電性表面を形成できる導電材を広く利用できる。導電材としては、金、白金、インジウム、銅、亜鉛、ニッケル、スズ、アルミニウム、ステンレス、これら金属の合金、及び、これら金属を含んだ導電性化合物(ITO)等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。2種以上を併用する場合には、積層して利用できる。 The material of the base material is not particularly limited, and a conductive material capable of forming a conductive surface can be widely used. Examples of the conductive material include gold, platinum, indium, copper, zinc, nickel, tin, aluminum, stainless steel, alloys of these metals, and a conductive compound (ITO) containing these metals. Only one of these may be used, or two or more thereof may be used in combination. When two or more types are used together, they can be stacked and used.

導電材の形態も特に限定されず、例えば、板状体、箔状体、網目状体等を適宜用いることができる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。 The form of the conductive material is not particularly limited, and for example, a plate-like body, a foil-like body, a mesh-like body, or the like can be appropriately used. Only one of these may be used, or two or more thereof may be used in combination.

例えば、基材としては、前述の導電材からなる板状体をそのまま利用することができる。また、非導電材(樹脂等)からなる板状体の表面に、前述の導電材からなる箔状体を被覆した複合体を全体として基材として利用することができる。 For example, as the base material, the plate-like body made of the above-mentioned conductive material can be used as it is. Further, a composite in which the surface of a plate-like body made of a non-conductive material (resin or the like) is coated with the foil-like body made of the above-mentioned conductive material can be used as a base material as a whole.

この基材は、全固体型リチウムイオン電池においては、そのまま集電体として利用することができる。 This base material can be used as it is as a current collector in an all-solid-state lithium-ion battery.

目的粒子を分散媒に分散させた分散液(粒子含有液)の状態は特に限定されず、サスペンジョン(懸濁液)、エマルジョン、コロイド液等のいずれであってもよい。 The state of the dispersion liquid (particle-containing liquid) in which the target particles are dispersed in the dispersion medium is not particularly limited, and may be any of suspension (suspension), emulsion, colloidal liquid and the like.

この分散液中の分散質である粒子は、電気泳動によって堆積させることができるように調整された粒子である。粒子を構成する材料は特に限定されず、電極に配合される各種の成分を電気泳動可能なように粒状化して適宜用いることができる。具体的には、前述した活物質、固体電解質またはその前駆体からなる粒子、導電助剤等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。 The particles that are the dispersoids in this dispersion are particles that have been adjusted so that they can be deposited by electrophoresis. The material constituting the particles is not particularly limited, and various components blended in the electrode can be granulated so as to be electrophoretic and used as appropriate. Specific examples thereof include the above-mentioned active material, particles composed of a solid electrolyte or a precursor thereof, a conductive auxiliary agent, and the like. Only one of these may be used, or two or more thereof may be used in combination.

粒子の形状は特に限定されず、略球形状、顆粒形状(より小さな粒子が寄り集まった形状)、塊状、フレーク形状(鱗片形状)、針状、不定形状、ワイヤー状、チューブ状等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。 The shape of the particles is not particularly limited, and examples thereof include a substantially spherical shape, a granule shape (a shape in which smaller particles are gathered together), a lump shape, a flake shape (scale shape), a needle shape, an indefinite shape, a wire shape, a tube shape, and the like. .. Only one of these may be used, or two or more thereof may be used in combination.

粒子の粒径(最大長さ)は特に限定されないが、通常、7μm以下である。7μmを超える粒径の粒子に対し、非対称信号を有する印加電圧を用いて電気泳動を行ってもよいが、このような大きな粒径の粒子では、非対称信号を用いることの効果が得られ難い。即ち、例えば、直流電圧のみを用いても、比較的容易に単層膜を形成することが可能である。 The particle size (maximum length) of the particles is not particularly limited, but is usually 7 μm or less. Electrophoresis may be performed on particles having a particle size of more than 7 μm using an applied voltage having an asymmetric signal, but it is difficult to obtain the effect of using the asymmetric signal for particles having such a large particle size. That is, for example, it is possible to form a monolayer film relatively easily by using only a DC voltage.

これに対し、7μm以下(特に4μm以下)の粒径を有する粒子では、粒径が小さくなるに従い、直流電圧のみを用いた電気泳動や、通常の交流電圧(即ち、正極側と負極側とで対称な波形の信号を有する電圧)を用いた電気泳動では、単層膜を形成することが困難になることがある。その場合、非対称信号を用いることで、粒子の堆積速度を増大させつつ、粒子が比較的均一に配置された(粒子同士が積み重ならない)積層体が得られるようになる。 On the other hand, for particles having a particle size of 7 μm or less (particularly 4 μm or less), as the particle size becomes smaller, electrophoresis using only DC voltage or normal AC voltage (that is, positive electrode side and negative electrode side) Electrophoresis using a voltage having a signal having a symmetrical waveform may make it difficult to form a monolayer film. In that case, by using the asymmetric signal, it becomes possible to obtain a laminate in which the particles are relatively uniformly arranged (the particles do not overlap each other) while increasing the deposition rate of the particles.

このようなことから、粒子含有液の粒子として、粒径7μm以下の粒子を含むことが好ましく、粒径4μm以下であることがより好ましく、粒径1μm以下であることが特に好ましい。粒径の下限は特に限定されないが、例えば、50nmとすることができる。 For this reason, the particles of the particle-containing liquid preferably contain particles having a particle size of 7 μm or less, more preferably 4 μm or less, and particularly preferably 1 μm or less. The lower limit of the particle size is not particularly limited, but can be, for example, 50 nm.

一方、粒子含有液を構成する分散媒は、非プロトン性であること、分散媒中の粒子や既に堆積した層を溶解するといった影響を及ぼさないこと、分散媒中の粒子(活物質の場合は付着するイオン交換樹脂)に親和性を有することの要件を満たすものであって、各種の溶媒を利用することができる。 On the other hand, the dispersion medium constituting the particle-containing liquid is aprotonic, does not have an influence such as dissolving the particles in the dispersion medium or the already deposited layer, and the particles in the dispersion medium (in the case of an active material, in the case of an active material). It satisfies the requirement of having an affinity for the attached ion exchange resin), and various solvents can be used.

具体的には、かかる溶媒としては、例えば直鎖状又は分岐状の脂肪族炭化水素、脂肪族不飽和炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、これらのハロゲン化物(ハロゲン化炭化水素)等の非極性溶媒が挙げられる。脂肪族炭化水素またはハロゲン化炭化水素としては、例えばペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、デカン、ウンデカン、ドデカン、イソドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、オクタデカン、クロロホルム、塩化メチレン等が挙げられる。脂肪族不飽和炭化水素としては、ドデセン、トリデセン、テトラデセン、ペンタデセン、ヘキサデセン、ヘプタデセン、オクタデセン、等が挙げられる。芳香族炭化水素としては、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン等が挙げられる。この他、脂環式炭化水素としては、炭素数3以上のシクロアルカン(シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロオクタン等)やテトラヒドロフラン等の脂環式エーテルも使用できる。また、エーテル類としては、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン等が例示でき、エステル類としては、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸ブチル等などが例示できる。これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 Specifically, examples of such a solvent include linear or branched aliphatic hydrocarbons, aliphatic unsaturated hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, and halides thereof (halogenated hydrocarbons). ) And other non-polar solvents. Examples of aliphatic hydrocarbons or halogenated hydrocarbons include pentadecane, hexane, heptane, octane, isooctane, decane, undecane, dodecane, isododecane, tridecane, tetradecane, pentadecane, hexadecane, heptadecane, octadecane, chloroform, methylene chloride and the like. Be done. Examples of the aliphatic unsaturated hydrocarbon include dodecene, tridecene, tetradecene, pentadecene, hexadecene, heptadecene, octadecene, and the like. Examples of aromatic hydrocarbons include toluene, xylene, ethylbenzene, cumene and the like. In addition, as the alicyclic hydrocarbon, an alicyclic ether such as cycloalkane (cyclopentane, cyclohexane, cyclooctane, etc.) having 3 or more carbon atoms or tetrahydrofuran can also be used. Examples of ethers include diethyl ether and dimethoxyethane, and examples of esters include ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, butyl propionate and the like. One or a combination of two or more of these can be used.

ここで、分散媒には好適には、非極性溶媒(極性の小さい溶媒)が選択される。尚、非極性溶媒は、疎水性に分類される低極性の溶媒である。固体電解質やその前駆体は、非極性溶媒に対しては溶解性が小さいため貧溶媒となる。溶媒の極性の指標としては、溶媒の誘電率が挙げられる。本製造方法においては、誘電率が15以下であることを指標として溶媒が選定される。 Here, a non-polar solvent (solvent having a small polarity) is preferably selected as the dispersion medium. The non-polar solvent is a low-polarity solvent classified as hydrophobic. Solid electrolytes and their precursors are poor solvents due to their low solubility in non-polar solvents. As an index of the polarity of the solvent, the dielectric constant of the solvent can be mentioned. In this production method, the solvent is selected with the dielectric constant of 15 or less as an index.

また、上記の要件を満たす限り、固体電解質又はその前駆体を溶解しない範囲で、誘電率15を超える溶媒が混合されていても良い。更には、活物質と固体電解質(又はその前駆体)とに対する親和性は異なることから、活物質と固体電解質等とに対して、異なる溶媒を分散媒としても良い。 Further, as long as the above requirements are satisfied, a solvent having a dielectric constant of more than 15 may be mixed as long as the solid electrolyte or its precursor is not dissolved. Furthermore, since the affinity between the active material and the solid electrolyte (or its precursor) is different, different solvents may be used as the dispersion medium for the active material and the solid electrolyte and the like.

目的粒子が活物質の場合、上記溶媒のなかから活物質に親和性を有するものが分散媒として選択され、好適には塩化メチレン、ジメトキシエタン,テトラヒドロフランが選択される。また、目的物質が固体電解質またはその前駆体である場合、これらに親和性を有するものが分散媒として選択され、好適にはプロピオン酸エチル、酢酸エチルが選択される。 When the target particle is an active material, a solvent having an affinity for the active material is selected as the dispersion medium, and methylene chloride, dimethoxyethane, and tetrahydrofuran are preferably selected. When the target substance is a solid electrolyte or a precursor thereof, a substance having an affinity for these is selected as the dispersion medium, and ethyl propionate and ethyl acetate are preferably selected.

粒子含有液中に含まれる粒子の濃度は特に限定されないが、粒子(分散質)と分散媒との合計を100質量%とした場合に、粒子の含有割合は、0.1質量%以上30質量%以下とすることができる。この割合は、0.5質量%以上25質量%以下が好ましく、1質量%以上20質量%以下がより好ましく、1質量%以上15質量%以下が特に好ましい。 The concentration of the particles contained in the particle-containing liquid is not particularly limited, but when the total of the particles (dispersant) and the dispersion medium is 100% by mass, the content ratio of the particles is 0.1% by mass or more and 30% by mass. It can be less than or equal to%. This ratio is preferably 0.5% by mass or more and 25% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 20% by mass or less, and particularly preferably 1% by mass or more and 15% by mass or less.

第1の製法では、直流電圧を用いて各目的粒子を泳動する。尚、電気泳動時における電流密度は、限定されないが、活物質を泳動する場合には、10μAcm−2〜1mAcm−2の電流密度が適用でき、好適には、20μAcm−2〜500μAcm−2近傍で泳動することが望ましく、好適には30μAcm−2〜300μAcm−2、更に好適には30μAcm−2〜200μAcm−2である。固体電解質を泳動する場合は、数μAcm−2近傍で泳動することが好ましく、好適には1μAcm−2〜50μAcm−2、更に好適には3μAcm−2〜20μAcm−2である。 In the first production method, each target particle is electrophoresed using a DC voltage. The current density during electrophoresis is not limited, but when an active material is electrophoresed, a current density of 10 μAcm -2 to 1 mAcm -2 can be applied, preferably in the vicinity of 20 μAcm -2 to 500 μAcm -2. It is desirable to run, preferably 30 μAcm- 2 to 300 μAcm- 2 , and more preferably 30 μAcm- 2 to 200 μAcm- 2 . When migrating a solid electrolyte, it is preferable to run in the vicinity of several μAcm-2 , preferably 1 μAcm-2 to 50 μAcm- 2 , and more preferably 3 μAcm- 2 to 20 μAcm- 2 .

ここで、直流電圧を用いて電気泳動を行った場合に、極短時間で目的粒子が堆積され、厚い堆積層が形成されてしまうことがある。即ち、目的粒子が略単層に積層された堆積層ではなく、目的粒子が複数積み重なった堆積層が形成されてしまう。一方で、印加する直流電圧の電流密度を下げることによって、堆積速度を抑制し、膜厚制御をより平易にする(略単層に積層する)ことは可能となるが、得られる堆積層の表面粗さが大きくなってしまう。即ち、直流電圧を用いた電気泳動では、得られる堆積層の膜厚と表面粗さとがトレードオフの関係にあり、膜厚及び表面粗さを両立させた略単層で且つ表面粗さの小さい堆積層を得ることが困難になることがある。 Here, when electrophoresis is performed using a DC voltage, the target particles may be deposited in an extremely short time, and a thick deposited layer may be formed. That is, a deposited layer in which a plurality of target particles are stacked is formed instead of a deposited layer in which the target particles are laminated in a substantially single layer. On the other hand, by lowering the current density of the applied DC voltage, it is possible to suppress the deposition rate and make the film thickness control easier (stacking in a substantially single layer), but the surface of the obtained deposition layer. The roughness becomes large. That is, in electrophoresis using a DC voltage, there is a trade-off relationship between the film thickness of the obtained deposited layer and the surface roughness, and the film is a substantially single layer having both the film thickness and the surface roughness and the surface roughness is small. It can be difficult to obtain a sedimentary layer.

そこで、本発明者らは、電気泳動において交流電圧の利用を試みた。その結果、堆積速度を低下させながら、得られる堆積層の表面粗さを抑制できることを知見した。しかしながら、交流電圧を用いると、堆積速度が過度に低下されることが分かった。そして、析出時間を延長してもある程度以上の膜厚を形成できない等の問題があることが分かった。 Therefore, the present inventors tried to use an AC voltage in electrophoresis. As a result, it was found that the surface roughness of the obtained sedimentary layer can be suppressed while reducing the deposition rate. However, it has been found that the use of AC voltage reduces the deposition rate excessively. Then, it was found that there is a problem that a film thickness higher than a certain level cannot be formed even if the precipitation time is extended.

そこで、更に、本発明者らは、直流電圧と交流電圧とを併用することを試みた。その結果、堆積速度を実用的な範囲に制御しながら、表面粗さを抑えて、所望の膜厚の堆積層を得ることができることに想到した(特願2015−242721号。但し、本願出願時において未公知)。この方法によれば、直流電圧と交流電圧との併用により、正極側と負極側とで対称な波形を有する交流信号に対してバイアスが掛かることとなり、結果として、正極側と負極側とで非対称な波形(以下、単に「非対称波形」ともいう)を有する信号(以下、単に「非対称信号」ともいう)が形成される(図2〜図6参照)。このように、非対称信号を有する印加電圧を利用することで、上述のように、堆積速度を実用的な範囲に制御しながら、表面粗さを抑え、所望の膜厚の堆積層を得ることができることが分かった。 Therefore, the present inventors have further attempted to use both a DC voltage and an AC voltage in combination. As a result, it was conceived that the deposition rate can be controlled within a practical range, the surface roughness can be suppressed, and a deposition layer having a desired film thickness can be obtained (Japanese Patent Application No. 2015-242721. However, at the time of filing the application of the present application). Not known in). According to this method, the combined use of the DC voltage and the AC voltage causes a bias to be applied to the AC signal having a symmetric waveform on the positive side and the negative side, and as a result, the positive side and the negative side are asymmetric. A signal having a different waveform (hereinafter, also simply referred to as “asymmetric waveform”) (hereinafter, also simply referred to as “asymmetric signal”) is formed (see FIGS. 2 to 6). In this way, by utilizing the applied voltage having an asymmetric signal, as described above, it is possible to suppress the surface roughness and obtain a deposited layer having a desired film thickness while controlling the deposition rate within a practical range. I found that I could do it.

上記知見に基づいて、本製造方法においては、直流電圧を印加して目的物質を電気泳動する手法のみならず、直流電圧と交流電圧とを併用し、非対称信号を有する電圧を印加する電気泳動によって各層の形成を行っても良い。 Based on the above findings, in this manufacturing method, not only the method of applying a DC voltage to electrophores the target substance, but also the method of using a DC voltage and an AC voltage in combination and applying a voltage having an asymmetric signal is used. Each layer may be formed.

かかる非対称波形を用いた電気泳動は、分散媒の極性が強くなるほど、また、粒子が小さくなるほど、印加電圧に対する粒子の追従性が向上し、その堆積状態を制御することが容易となる。分散媒の極性が弱くなると、印加電圧に対する被泳動粒子の追従性が低下するものの、被泳動粒子が微細な場合には有用に作用する。このため、作業者は、分散媒の極性と被泳動粒子の粒径に基づき、直流電圧を用いるか、直流と交流との重畳電圧を用いるかを選択することができる。 In electrophoresis using such an asymmetric waveform, the stronger the polarity of the dispersion medium and the smaller the particles, the better the followability of the particles with respect to the applied voltage, and the easier it is to control the deposition state. When the polarity of the dispersion medium is weakened, the followability of the electrophoresed particles to the applied voltage is lowered, but it works usefully when the electrophoresed particles are fine. Therefore, the operator can select whether to use a DC voltage or a superposed voltage of DC and AC based on the polarity of the dispersion medium and the particle size of the electrophoresed particles.

この正極側と負極側とで非対称な波形を有するとは、0Vを境とした正極側の信号波形と、0Vを境とした負極側の信号波形と、が対称となっていないことを意味する。即ち、非対称信号としては、具体的には、(1)正極側と負極側とでピークの絶対値が異なる信号、(2)正極側と負極側とで印加時間が異なる信号、が挙げられる。当然ながら、正極側と負極側とでピークの絶対値が異なり、且つ、正極側と負極側とで印加時間が異なる信号も含まれる。 Having an asymmetric waveform between the positive electrode side and the negative electrode side means that the signal waveform on the positive electrode side with 0V as the boundary and the signal waveform on the negative electrode side with 0V as the boundary are not symmetrical. .. That is, specific examples of the asymmetric signal include (1) a signal in which the absolute value of the peak differs between the positive electrode side and the negative electrode side, and (2) a signal in which the application time differs between the positive electrode side and the negative electrode side. As a matter of course, a signal in which the absolute value of the peak differs between the positive electrode side and the negative electrode side and the application time differs between the positive electrode side and the negative electrode side is also included.

このような非対称信号は、どのように形成してもよい。即ち、非対称信号を適宜設計してもよいし、直流電圧と交流電圧とを重畳させることで形成してもよい。直流電圧と交流電圧とを重畳させる場合には、交流電圧の信号としては、1種の周波数の信号を用いてもよいし、2種の異なる周波数の信号を併用してもよい。 Such an asymmetric signal may be formed in any way. That is, the asymmetric signal may be appropriately designed, or may be formed by superimposing a DC voltage and an AC voltage. When the DC voltage and the AC voltage are superimposed, the signal of one kind of frequency may be used as the signal of the AC voltage, or the signal of two kinds of different frequencies may be used in combination.

この非対称信号としては、例えば、図2〜図6に示す信号の形態を挙げることができる。これらの非対称信号は、1種のみを用いてもよいし2種以上を併用してもよい。 As the asymmetric signal, for example, the form of the signal shown in FIGS. 2 to 6 can be mentioned. Only one type of these asymmetric signals may be used, or two or more types may be used in combination.

上記のうち、図2の非対称信号は、正極側ピーク絶対値(V)と負極側ピーク絶対値(V)とが異なり、正極側印加時間(T)と負極側印加時間(T)とが同じである三角波によって形成された非対称信号である。このような非対称信号は、例えば、三角波の対称信号(交流信号)に対して正極側へバイアスを掛けることで形成することができる。即ち、交流電圧と直流電圧とを重畳させることにより形成することができる。 Of the above, in the asymmetric signal of FIG. 2, the positive electrode side peak absolute value (V + ) and the negative electrode side peak absolute value (V ) are different, and the positive electrode side application time (T + ) and the negative electrode side application time (T −) are different. ) Is the same as an asymmetric signal formed by a triangular wave. Such an asymmetric signal can be formed, for example, by biasing a triangular wave symmetric signal (AC signal) toward the positive electrode side. That is, it can be formed by superimposing an AC voltage and a DC voltage.

図3の非対称信号は、正極側ピーク絶対値(V)と負極側ピーク絶対値(V)とが異なり、正極側印加時間(T)と負極側印加時間(T)とが異なる矩形波によって形成された非対称信号である。この矩形波は、正極側においても負極側においても、一定のピーク絶対値(V又はV)が一定時間維持される信号形態を有する。 In the asymmetric signal of FIG. 3, the positive electrode side peak absolute value (V + ) and the negative electrode side peak absolute value (V ) are different, and the positive electrode side application time (T + ) and the negative electrode side application time (T ) are different. It is an asymmetric signal formed by a square wave. This square wave has a signal form in which a constant peak absolute value (V + or V ) is maintained for a certain period of time on both the positive electrode side and the negative electrode side.

図4の非対称信号は、正極側ピーク絶対値(V)と負極側ピーク絶対値(V)とが異なり、正極側印加時間(T)と負極側印加時間(T)とが異なる三角波によって形成された非対称信号である。 In the asymmetric signal of FIG. 4, the positive electrode side peak absolute value (V + ) and the negative electrode side peak absolute value (V ) are different, and the positive electrode side application time (T + ) and the negative electrode side application time (T ) are different. It is an asymmetric signal formed by a triangular wave.

図5の非対称信号は、正極側ピーク絶対値(V)と負極側ピーク絶対値(V)とが異なり、正極側印加時間(T)と負極側印加時間(T)とが異なる放物線によって表される非対称信号である。 In the asymmetric signal of FIG. 5, the positive electrode side peak absolute value (V + ) and the negative electrode side peak absolute value (V ) are different, and the positive electrode side application time (T + ) and the negative electrode side application time (T ) are different. It is an asymmetric signal represented by a parabola.

図6の非対称信号は、正極側ピーク絶対値(V)と負極側ピーク絶対値(V)とが異なり、正極側印加時間(T)と負極側印加時間(T)とが異なる矩形波によって形成された非対称信号である。この矩形波は、正極側においても負極側においても、経時的に印加電圧が変化するとともに、ピークトップを経て瞬時に逆電場に切り替わる信号形態を有する。 In the asymmetric signal of FIG. 6, the positive electrode side peak absolute value (V + ) and the negative electrode side peak absolute value (V ) are different, and the positive electrode side application time (T + ) and the negative electrode side application time (T ) are different. It is an asymmetric signal formed by a square wave. This rectangular wave has a signal form in which the applied voltage changes with time on both the positive electrode side and the negative electrode side, and at the same time, it instantly switches to a reverse electric field after passing through the peak top.

本発明の電極の製造方法では、直流電圧を用いた電気泳動に対し、これらの非対称信号を用いた場合の方が目的粒子を良好に堆積できる場合には、適宜、非対称信号を用いてよく、様々な非対称信号を利用できる。 In the electrode manufacturing method of the present invention, if the target particles can be deposited better when these asymmetric signals are used for electrophoresis using a DC voltage, the asymmetric signals may be used as appropriate. Various asymmetric signals can be used.

また、非対称信号は、正極側のピーク(0Vからピーク端までの振幅)の絶対値をVとし、負極側のピーク(0Vからピーク端までの振幅)の絶対値をVとすると(図2〜図6参照)、その比(V/V)は、0.02≦V/V≦50であることが好ましい。この範囲では、正極側と負極側とでピークの絶対値が異なる信号を用いることによる効果が特に良好に得られる。 For the asymmetric signal, the absolute value of the peak on the positive electrode side (amplitude from 0V to the peak end) is V +, and the absolute value of the peak on the negative electrode side (amplitude from 0V to the peak end) is V (Fig. 2 to FIG. 6), the ratio (V + / V ) is preferably 0.02 ≦ V + / V ≦ 50. In this range, the effect of using signals having different absolute peak values on the positive electrode side and the negative electrode side can be obtained particularly well.

この比(V/V)は、特に正極側へ泳動する作用を強くする場合、1<V/V≦50がより好ましく、1.01≦V/V≦30が更に好ましく、1.3≦V/V≦10が特に好ましく、1.5≦V/V≦5がとりわけ好ましい。 This ratio (V + / V ) is more preferably 1 <V + / V ≦ 50, further preferably 1.01 ≦ V + / V ≦ 30, especially when the action of migrating to the positive electrode side is strengthened. , 1.3 ≤ V + / V ≤ 10 is particularly preferable, and 1.5 ≤ V + / V ≤ 5 is particularly preferable.

逆に、特に負極側へ泳動する作用を強くする場合、0.02≦V/V<1がより好ましく、0.03≦V/V≦0.99が更に好ましく、0.1≦V/V≦0.7が特に好ましく、0.2≦V/V≦0.5がとりわけ好ましい。 On the contrary, when the action of migrating to the negative electrode side is particularly strengthened, 0.02 ≦ V + / V <1 is more preferable, 0.03 ≦ V + / V ≦ 0.99 is further preferable, and 0.1. ≤V + / V ≤ 0.7 is particularly preferable, and 0.2 ≤ V + / V ≤ 0.5 is particularly preferable.

また、正極側の印加時間(0Vを基準として正極側への振幅を示している時間)をTとし、負極側の印加時間(0Vを基準として負極側への振幅を示している時間)をTとすると(図2〜図6参照)、その比(T/T)は、0.02≦T/T≦50であることが好ましい。この範囲では、正極側と負極側とで印加時間が異なる信号を用いることによる効果が特に良好に得られる。 Further, the application time on the positive electrode side (time indicating the amplitude toward the positive electrode side with reference to 0V) is defined as T +, and the application time on the negative electrode side (time indicating the amplitude toward the negative electrode side with reference to 0V) is defined as T +. Assuming T (see FIGS. 2 to 6), the ratio (T + / T ) is preferably 0.02 ≦ T + / T ≦ 50. In this range, the effect of using signals having different application times on the positive electrode side and the negative electrode side can be obtained particularly well.

この比(T/T)は、特に正極側へ泳動する作用を強くする場合、1<T/T≦50がより好ましく、1.01≦T/T≦30が更に好ましく、1.3≦T/T≦10が特に好ましく、1.5≦T/T≦5がとりわけ好ましい。 This ratio (T + / T ) is more preferably 1 <T + / T ≦ 50, further preferably 1.01 ≦ T + / T ≦ 30, especially when the action of migrating to the positive electrode side is strengthened. , 1.3 ≤ T + / T ≤ 10 is particularly preferable, and 1.5 ≤ T + / T ≤ 5 is particularly preferable.

逆に、特に負極側へ泳動する作用を強くする場合、0.02≦T/T<1がより好ましく、0.03≦T/T≦0.99が更に好ましく、0.1≦T/T≦0.7が特に好ましく、0.2≦T/T≦0.5がとりわけ好ましい。 On the contrary, when the action of migrating to the negative electrode side is particularly strengthened, 0.02 ≦ T + / T <1 is more preferable, 0.03 ≦ T + / T ≦ 0.99 is further preferable, and 0.1. ≤T + / T ≤ 0.7 is particularly preferable, and 0.2 ≤ T + / T ≤ 0.5 is particularly preferable.

更に、比{(V×T)/(V×T)}についても、0.02≦{(V×T)/(V×T)}≦50であることが好ましい。 Further, the ratio {(V + × T + ) / (V × T )} may also be 0.02 ≦ {(V + × T + ) / (V × T )} ≦ 50. preferable.

この比{(V×T)/(V×T)}は、特に正極側へ泳動する作用を強くする場合、1<{(V×T)/(V×T)}≦50がより好ましく、1.01≦{(V×T)/(V×T)}≦30が更に好ましく、1.3≦{(V×T)/(V×T)}≦10が特に好ましく、1.5≦{(V×T)/(V×T)}≦5がとりわけ好ましい。 This ratio {(V + × T + ) / (V × T )} is 1 <{(V + × T + ) / (V × T ), especially when the action of migrating to the positive electrode side is strengthened. )} ≦ 50 is more preferable, 1.01 ≦ {(V + × T + ) / (V × T )} ≦ 30 is more preferable, and 1.3 ≦ {(V + × T + ) / (V) × T )} ≦ 10 is particularly preferable, and 1.5 ≦ {(V + × T + ) / (V × T )} ≦ 5 is particularly preferable.

逆に、特に負極側へ泳動する作用を強くする場合、0.02≦{(V×T)/(V×T)}<1がより好ましく、0.03≦{(V×T)/(V×T)}≦0.99が更に好ましく、0.1≦{(V×T)/(V×T)}≦0.7が特に好ましく、0.2≦{(V×T)/(V×T)}≦0.5がとりわけ好ましい。 On the contrary, when the action of migrating to the negative electrode side is particularly strengthened, 0.02 ≦ {(V + × T + ) / (V × T )} <1 is more preferable, and 0.03 ≦ {(V +). × T + ) / (V × T )} ≦ 0.99 is more preferable, and 0.1 ≦ {(V + × T + ) / (V × T )} ≦ 0.7 is particularly preferable. 0.2 ≦ {(V + × T + ) / (V × T )} ≦ 0.5 is particularly preferable.

前述したように、直流電圧のみを用いると、電流密度が高い場合(例えば、活物質の場合1mA/cm以上、固体電解質の場合数100μA/cm以上)には、堆積速度が大きく、得られる粒子堆積層(例えば、活物質層や固体電解質層)の膜厚が短時間に過度に厚くなってしまい、膜厚のコントロールができない場合がある。一方、電流密度が小さいと、堆積速度を小さくできるものの、得られる粒子堆積層の表面粗さが大きくなってしまうという問題が生じる場合がある。 As described above, when only the DC voltage is used, the deposition rate is high when the current density is high (for example, 1 mA / cm 2 or more in the case of an active material and several 100 μA / cm 2 or more in the case of a solid electrolyte). The film thickness of the particle deposition layer (for example, the active material layer or the solid electrolyte layer) to be formed becomes excessively thick in a short time, and the film thickness may not be controlled. On the other hand, if the current density is small, the deposition rate can be reduced, but there may be a problem that the surface roughness of the obtained particle deposition layer becomes large.

かかる場合において、表面粗さの大きな粒子堆積層を観察すると、粒子同士の積層が認められる。導電性表面の所望領域に粒子が単層で堆積されたモノレイヤーが理想的な粒子堆積層であるところ、表面粗さの大きな粒子堆積層は、導電性表面のうち、ある箇所では粒子の堆積がほとんど認められず、他の箇所では粒子が2層以上に堆積される、というように堆積厚さのバラツキが大きくなった結果、表面粗さが大きくなっている傾向が認められる。 In such a case, when the particle deposition layer having a large surface roughness is observed, the particles are laminated to each other. Where a monolayer in which particles are deposited in a single layer on a desired region of a conductive surface is an ideal particle deposition layer, a particle deposition layer having a large surface roughness is a particle deposition in a certain part of the conductive surface. However, particles are deposited in two or more layers in other places, and as a result of the large variation in the deposition thickness, the surface roughness tends to increase.

即ち、例えば、6個の粒子52を、基材51の導電性表面に堆積させる場合に、図8に例示されるように、粒子52同士の積層を生じると、粒子52同士が堆積されて膜厚が大きくなった箇所や、粒子52が全く堆積されない箇所を生じることとなり、得られる堆積層の表面粗さは大きくなる。これに対し、図7に例示されるように、例えば、すべての粒子52を1層に堆積することができれば、堆積された粒子数は、図8の場合と同じであっても、図8の堆積層に比べて、図7では表面粗さの小さな堆積層を得ることができる。そして、これらの操作を繰り返すことができれば、図9に示すように、種類の異なる粒子(粒子521と粒子522)を規則的に堆積させて、互いの接触面積を大きくすることができる。 That is, for example, when six particles 52 are deposited on the conductive surface of the base material 51, when the particles 52 are laminated with each other as illustrated in FIG. 8, the particles 52 are deposited with each other to form a film. There will be places where the thickness is increased and places where the particles 52 are not deposited at all, and the surface roughness of the obtained deposited layer will be large. On the other hand, as illustrated in FIG. 7, for example, if all the particles 52 can be deposited in one layer, even if the number of deposited particles is the same as in the case of FIG. 8, FIG. In FIG. 7, a sedimentary layer having a smaller surface roughness can be obtained as compared with the sedimentary layer. Then, if these operations can be repeated, as shown in FIG. 9, different types of particles (particles 521 and particles 522) can be regularly deposited to increase the contact area with each other.

この点、非対称信号を用いると、表面粗さが小さく、粒子の粒径に対して堆積厚さが十分に小さい粒子堆積層を得ることができる。即ち、図7や図9に例示されるような、理想的な粒子堆積を得ることができる。このような非対称信号を用いることで、粒子分布を制御できる理由は定かではない。更に、より小さい粒径の粒子に対して、非対称信号を用いる効果が現れる理由も定かではない。しかしながら、これまでの実験等の経緯から、泳動する粒子の質量差(慣性)が影響していると考える。 In this regard, when an asymmetric signal is used, it is possible to obtain a particle deposition layer having a small surface roughness and a sufficiently small deposition thickness with respect to the particle size of the particles. That is, an ideal particle deposition as illustrated in FIGS. 7 and 9 can be obtained. The reason why the particle distribution can be controlled by using such an asymmetric signal is not clear. Furthermore, it is not clear why the effect of using an asymmetric signal appears for particles having a smaller particle size. However, from the background of the experiments so far, it is considered that the mass difference (inertia) of the moving particles has an influence.

そして、基板側へ泳動する電場の作用を強くする時間(例えば、正極側の印加時間)が長くなると、堆積量が過度に大きく(略単層の膜であることを超えて堆積される)なる可能性があるため、基板側へ泳動する電場の作用を強くする時間は、前述のように短時間に抑えることが好ましい。即ち、基板側への泳動作用を強く(ピークの絶対値を大きく)且つ短く(印加時間を短く)することが好ましい。加えて、逆方向への電場は弱く(ピークの絶対値を小さく)長時間(印加時間を長く)作用する波形とすることで、堆積する粒子を適度に分散させることができると考えられる。 Then, when the time for strengthening the action of the electric field flowing to the substrate side (for example, the application time on the positive electrode side) becomes long, the amount of deposition becomes excessively large (accumulation beyond being a substantially single-layer film). Since there is a possibility, it is preferable to suppress the time for strengthening the action of the electric field flowing to the substrate side to a short time as described above. That is, it is preferable that the migration action on the substrate side is strong (the absolute value of the peak is large) and short (the application time is short). In addition, it is considered that the deposited particles can be appropriately dispersed by making the electric field in the opposite direction weak (small absolute value of the peak) and acting for a long time (long application time).

尚、上述のような理由から、電気泳動による粒子の堆積は1回のみ行うこともできるが、必要に応じて複数回に分けて行うことができる。言い換えれば、第1堆積工程(第2堆積工程)において、複数回の電気泳動を1セットにして1層の活物質層または固体電解質層を形成できる。特に、粒径が異なる(即ち、質量が異なる)複数種類の粒子を用いる場合には、各々の粒子に適した非対称信号を用いることにより、より制御性よく略単層であり、表面粗さの小さい粒子堆積層を得ることができる。また、非対称信号と、直流電圧のみの電圧印加とを組み合わせて電気泳動を行っても良い。 For the reasons described above, the particles can be deposited only once by electrophoresis, but can be divided into a plurality of times as needed. In other words, in the first deposition step (second deposition step), one set of a plurality of electrophoresiss can be combined to form one active material layer or a solid electrolyte layer. In particular, when a plurality of types of particles having different particle sizes (that is, different masses) are used, by using an asymmetric signal suitable for each particle, it is possible to obtain a substantially single layer with better controllability and to obtain a surface roughness. A small particle deposition layer can be obtained. Further, the electrophoresis may be performed by combining the asymmetric signal and the voltage application of only the DC voltage.

具体的には、大径粒子を含んだ第1の粒子含有液と、小径粒子を含んだ第2の粒子含有液と、を利用する場合が挙げられる。即ち、各々の粒子を、異なる粒子含有液に含有させ、各々電気泳動において適した非対称信号を用いて堆積させることができる。とりわけ、第1の粒子含有液中で電気泳動を行い、大径粒子を堆積させた後、第2の粒子含有液中で電気泳動を行い、小径粒子を、大径粒子が堆積され、大径粒子同士に形成された間隙に、小径粒子を充填するように堆積させることができる。 Specifically, there is a case where a first particle-containing liquid containing large-diameter particles and a second particle-containing liquid containing small-diameter particles are used. That is, each particle can be contained in a different particle-containing liquid and deposited using an asymmetric signal suitable for each electrophoresis. In particular, electrophoresis is performed in the first particle-containing liquid to deposit large-diameter particles, and then electrophoresis is performed in the second particle-containing liquid to deposit small-diameter particles and large-diameter particles. Small-diameter particles can be deposited so as to fill the gaps formed between the particles.

このように、粒径群が異なる粒子を各々異なった粒子含有液に分散させ、粒径の大きな粒子含有液で電気泳動を行った後、次第に粒径の小さな粒子含有液で電気泳動を行うことによって、緻密で表面平滑性に優れた粒子堆積層を形成できる。 In this way, particles having different particle size groups are dispersed in different particle-containing liquids, electrophoresis is performed with a particle-containing liquid having a large particle size, and then electrophoresis is performed with a particle-containing liquid having a gradually smaller particle size. As a result, a dense particle deposition layer with excellent surface smoothness can be formed.

更に、粒径に応じ、印加電圧の周波数を制御することで、より単層化された堆積を得ることができる。即ち、より単層を形成し易い周波数を積極的に選択することができる。具体的には、堆積させる粒径やその粒度分布に応じ、適切な周波数を予めサーチし、その周波数を用いて電圧印加を行う(電気泳動する)ことで、第2層以上の堆積を抑制し、第1層(単層)のみによる堆積領域を選択的に多くすることができる。 Further, by controlling the frequency of the applied voltage according to the particle size, a more monolayered deposit can be obtained. That is, it is possible to positively select a frequency that makes it easier to form a single layer. Specifically, an appropriate frequency is searched in advance according to the particle size to be deposited and the particle size distribution thereof, and a voltage is applied (electrophores) using that frequency to suppress the deposition of the second layer or higher. , The deposition area of only the first layer (single layer) can be selectively increased.

印加電圧の周波数は、例えば、5Hz以上13Hz以下とすることができ、6Hz以上13Hz以下が好ましく、7Hz以上12Hz以下がより好ましく、7Hz以上11Hz以下が特に好ましい。この周波数のどのような粒径の粒子に対しても利用できるが、特に、平均粒径0.5μm以上7μm以下(特に0.7μm以上6μm以下)の粒子に対して好適である。 The frequency of the applied voltage can be, for example, 5 Hz or more and 13 Hz or less, preferably 6 Hz or more and 13 Hz or less, more preferably 7 Hz or more and 12 Hz or less, and particularly preferably 7 Hz or more and 11 Hz or less. It can be used for particles of any particle size at this frequency, but is particularly suitable for particles having an average particle size of 0.5 μm or more and 7 μm or less (particularly 0.7 μm or more and 6 μm or less).

(2)第2の電極の製造方法
本第2の電極の製造方法(以下、単に「第2の製法」ともいう)は、上述の第1の製法に加え、活物質にイオン交換樹脂を付着させる前処理工程を備えて構成される。この前処理工程では、常法に従って、イオン交換反応を実施する。具体的には、所定量のイオン交換樹脂を溶解させた後、所定量の活物質を投入して撹拌して活物質にイオン交換樹脂を付着させる。そして、活物質を回収して洗浄を行う。次いで、塩を溶かした溶液中に、回収した活物質を添加し、活物質に付着させたイオン交換樹脂のイオン交換基の対イオンを、イオン交換反応によって塩のイオンと置換する。イオン交換基の対イオンがカチオンであれば、塩のカチオンと置換され、イオン交換基の対イオンがアニオンであれば、塩のアニオンと置換される。イオン交換樹脂や塩を溶解する溶媒には、水やアルコールなどの極性溶媒が好適に用いられる。
(2) Method for manufacturing the second electrode In this method for manufacturing the second electrode (hereinafter, also simply referred to as “second manufacturing method”), in addition to the above-mentioned first manufacturing method, an ion exchange resin is attached to the active material. It is configured to include a pretreatment step to make it. In this pretreatment step, an ion exchange reaction is carried out according to a conventional method. Specifically, after dissolving a predetermined amount of the ion exchange resin, a predetermined amount of the active material is added and stirred to attach the ion exchange resin to the active material. Then, the active material is collected and washed. Next, the recovered active material is added to the solution in which the salt is dissolved, and the counterion of the ion exchange group of the ion exchange resin attached to the active material is replaced with the salt ion by an ion exchange reaction. If the counterion of the ion exchange group is a cation, it is replaced with a salt cation, and if the counterion of the ion exchange group is an anion, it is replaced with a salt anion. A polar solvent such as water or alcohol is preferably used as the solvent for dissolving the ion exchange resin or the salt.

例えば、イオン交換樹脂のイオン交換基がスルホン酸基、塩が有機オニウム塩である場合には、スルホン酸基のプロトンが、有機オニウム塩のカチオン(陽イオン)と置換される。これにより、イオン交換樹脂のイオン交換基は塩の態様(塩型)となる。 For example, when the ion exchange group of the ion exchange resin is a sulfonic acid group and the salt is an organic onium salt, the proton of the sulfonic acid group is replaced with the cation (cation) of the organic onium salt. As a result, the ion exchange group of the ion exchange resin becomes a salt form (salt type).

尚、イオン交換基の対イオンは、初期の対イオン(HやOH)を、一度のイオン交換反応で目的とする対イオン(第一の対イオン)としても良く、別の対イオンに交換した後、更にイオン交換を行って目的とする対イオン(第一の対イオン)としても良い。また、出発物質のイオン交換樹脂に、イオン交換が行われて塩型となっているものを用いても良い。 As the pair ion of the ion exchange group, the initial pair ion (H + or OH ) may be used as the target pair ion (first pair ion) in one ion exchange reaction, and may be used as another pair ion. After the exchange, further ion exchange may be performed to obtain the desired pair ion (first pair ion). Further, the ion exchange resin of the starting material may be a salt type resin obtained by ion exchange.

ここで、イオン交換樹脂が、主鎖にスチレン由来の単位とオレフィン由来の単位とを有する重合体であると、かかる主鎖の部分が無極性溶媒などの極性の低い溶媒に対して親和性を有する。このため、活物質含有液の分散媒に無極性溶媒などの極性の低い溶媒を用いる場合において、活物質を分散媒中に安定に分散させる方向に作用する。また、イオン交換基の対イオンの電離を促進するように作用すると推定される。 Here, when the ion exchange resin is a polymer having a unit derived from styrene and a unit derived from olefin in the main chain, the portion of the main chain has an affinity for a solvent having low polarity such as a non-polar solvent. Have. Therefore, when a low-polarity solvent such as a non-polar solvent is used as the dispersion medium of the active material-containing liquid, it acts in the direction of stably dispersing the active material in the dispersion medium. It is also presumed to act to promote the ionization of the counterion of the ion exchange group.

イオン交換基が、強酸性基であるスルホン酸基(又はスルホン酸由来の基、スルホン酸塩型の基)である場合には、そのプロトンと、目的の他のカチオンとが比較的容易にイオン交換され得る。このため、有機オニウム塩の陽イオンで置換(カチオン交換)されたイオン交換樹脂を簡便に得ることができる。イオン交換反応によってイオン交換基の少なくとも一部を、任意の対イオンとすることができ、元のイオン交換樹脂よりも、より対イオンが電離容易な構造に変更することができる。これにより、第1堆積工程を実施する際に、非極性溶媒中で、対イオンがイオン交換基から電離することを容易化でき、活物質に付与する電荷を強めることができる。 When the ion exchange group is a sulfonic acid group (or a sulfonic acid-derived group or a sulfonate-type group) which is a strongly acidic group, the proton and the other cation of interest are relatively easily ionized. Can be exchanged. Therefore, an ion exchange resin substituted with cations of an organic onium salt (cation exchange) can be easily obtained. At least a part of the ion exchange group can be made into an arbitrary counterion by the ion exchange reaction, and the structure can be changed to a structure in which the counterion is more easily ionized than the original ion exchange resin. Thereby, when the first deposition step is carried out, the counterion can be easily ionized from the ion exchange group in the non-polar solvent, and the charge given to the active material can be strengthened.

かかる有機オニウム塩としては、上記したように、ブロモニウム塩、ヨードニウム塩、オキソニウム塩、スルホニウム塩、アルソニウム塩、アンモニウム塩(第四級)、アンモニウムフルオリド(第四級)、アンモニウムクロリド (第四級)、アンモニウムブロミド (第四級)、アンモニウムヨージド (第四級)、アンモニウムヒドロキシド (第四級)、アンモニウムポリハライド、ホスホニウム塩などが例示される。特に、溶解安定性の観点から、第4級塩を用いることが好適であり、第4級アンモニウム塩、第4級ホスホニウム塩がより好適である。これにより、上記の第1堆積工程において、電気泳動によって活物質を積層する際に、非極性溶媒中でイオン交換基から電離した対イオンが溶媒中で安定化するので、活物質に付与する電荷を強めることができると共に、対イオンの再結合が抑制され、活物質の溶媒中での分散性、泳動性を良好に維持することができる。よって、より一層、安定に電気泳動を実施できるものとなる。 Examples of such organic onium salts include bromonium salt, iodonium salt, oxonium salt, sulfonium salt, arsonium salt, ammonium salt (quaternary), ammonium fluoride (quaternary), and ammonium chloride (quaternary) as described above. ), Ammonium bromide (quaternary), ammonium iodide (quaternary), ammonium hydroxide (quaternary), ammonium polyhalide, phosphonium salt and the like. In particular, from the viewpoint of dissolution stability, it is preferable to use a quaternary salt, and a quaternary ammonium salt and a quaternary phosphonium salt are more preferable. As a result, in the first deposition step described above, when the active material is laminated by electrophoresis, the counterions ionized from the ion exchange group in the non-polar solvent are stabilized in the solvent, so that the charge given to the active material is applied. Can be strengthened, the recombination of counterions can be suppressed, and the dispersibility and migration of the active material in the solvent can be maintained well. Therefore, the electrophoresis can be performed more stably.

ここで、第2の製法においては、イオン交換基がカチオン交換基であり、有機オニウム塩の陽イオンを対イオンとする塩型の物を用いて説明したが、イオン交換基は、アニオン交換基であってもよい。かかる場合には、強塩基性のイオン交換基が好適である。また、上記したカチオン交換基の場合と同様の作用を得るため、イオン交換基は塩型とすることが望ましく、かかる場合の対イオンとしては、リチウム塩の陰イオンが望ましい。また、リチウム塩の陰イオン以外にも、アニオン界面活性剤のアニオンとイオン交換をして対イオンとしても良い。 Here, in the second production method, the ion exchange group is a cation exchange group, and a salt-type product having a cation of an organic onium salt as a counterion has been described. However, the ion exchange group is an anion exchange group. It may be. In such cases, a strongly basic ion exchange group is suitable. Further, in order to obtain the same action as in the case of the above-mentioned cation exchange group, it is desirable that the ion exchange group is in the salt type, and the anion of the lithium salt is desirable as the counter ion in such a case. In addition to the anion of the lithium salt, it may be ion-exchanged with the anion of the anionic surfactant to form a counterion.

そして、前処理工程終了後は、前処理工程で処理をした活物質を用いて、上記の第1堆積工程を実施し、第1の製法と同様の工程によって電極を作製する。 Then, after the completion of the pretreatment step, the above-mentioned first deposition step is carried out using the active material treated in the pretreatment step, and an electrode is produced by the same step as the first manufacturing method.

(3)第3の電極の製造方法
本第3の電極の製造方法(以下、単に「第3の製法」ともいう)は、活物質を主成分とする活物質層と、固体電解質またはその前駆体を主成分とする固体電解質層と、を備えた電極の製造方法であって、固体電解質層を硫化物固体電解質またはその前駆体で形成するものである。活物質含有液中における電気泳動によって、活物質を堆積し、活物質層を形成する第1堆積工程を備え、活物質含有液は、分散媒に塩化メチレンを含むことを特徴とする。また、活物質含有液に含まれる活物質には、分散媒(塩化メチレン)中で電離する対イオン(第一の対イオン)を有する上述のイオン交換樹脂が付着したものが用いられる。
(3) Method for manufacturing the third electrode In the method for manufacturing the third electrode (hereinafter, also simply referred to as “third manufacturing method”), an active material layer containing an active material as a main component and a solid electrolyte or a precursor thereof are used. A method for producing an electrode including a solid electrolyte layer containing a body as a main component, wherein the solid electrolyte layer is formed of a sulfide solid electrolyte or a precursor thereof. The active material-containing liquid comprises a first deposition step of depositing the active material to form an active material layer by electrophoresis in the active material-containing liquid, and the active material-containing liquid contains methylene chloride as a dispersion medium. Further, as the active material contained in the active material-containing liquid, one to which the above-mentioned ion exchange resin having a counterion (first counterion) ionized in a dispersion medium (methylene chloride) is attached is used.

更に、第3の製法では、第1堆積工程の前工程又は後工程として、固体電解質及び/又はその前駆体を含んだ固体電解質含有液中における電気泳動によって、固体電解質及び/又はその前駆体を活物質層に隣接するように堆積し、固体電解質層又はその前駆体層を形成する第2堆積工程を備える。そしてこの時、固体電解質が、硫化物固体電解質またはその前駆体である。 Further, in the third production method, as a pre-step or a post-step of the first deposition step, the solid electrolyte and / or its precursor is obtained by electrophoresis in a solid electrolyte-containing liquid containing the solid electrolyte and / or its precursor. It is provided with a second deposition step of depositing adjacent to the active material layer to form a solid electrolyte layer or a precursor layer thereof. At this time, the solid electrolyte is a sulfide solid electrolyte or a precursor thereof.

この場合、固体電解質含有液の分散媒は、特に限定されないものの、飽和脂肪酸エステル化合物が好ましい。飽和脂肪酸エステル化合物を分散媒とすることにより、粒子として特に固体電解質として、硫化物固体電解質を用いることができる。飽和脂肪酸エステル化合物としては、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸ブチル等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。これらなかでは、プロピオン酸エチルが特に好ましい。 In this case, the dispersion medium of the solid electrolyte-containing liquid is not particularly limited, but a saturated fatty acid ester compound is preferable. By using a saturated fatty acid ester compound as a dispersion medium, a sulfide solid electrolyte can be used as a particle, particularly as a solid electrolyte. Examples of the saturated fatty acid ester compound include methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, butyl propionate and the like. Only one of these may be used, or two or more thereof may be used in combination. Of these, ethyl propionate is particularly preferred.

また、第3の製法においても、前述と同様に、電気泳動において、非対称信号を用いることができる。 Further, also in the third manufacturing method, an asymmetric signal can be used in electrophoresis as described above.

本第3の製法における上記の各々の記載については、既に第1の製法において、各々説明した通りである。 Each of the above descriptions in the third manufacturing method has already been described in the first manufacturing method.

[3]電池の製造方法
本発明の全固体型リチウムイオン電池(1)は、本発明に記載の電極(2)を備えることを特徴とする。
[3] Battery Manufacturing Method The all-solid-state lithium-ion battery (1) of the present invention is characterized by including the electrode (2) according to the present invention.

即ち、全固体型リチウムイオン電池(1)は、一対の電極(2a、2b)間に固体電解質体(3)が配置された構造を有する。このうち、一対の電極のうちの一方は正極として機能され、他方は負極として機能される。各々の電極については前述の通りである。 That is, the all-solid-state lithium-ion battery (1) has a structure in which the solid electrolyte body (3) is arranged between the pair of electrodes (2a, 2b). Of these, one of the pair of electrodes functions as a positive electrode and the other functions as a negative electrode. Each electrode is as described above.

更に、固体電解質体(3)は、固体電解質を含むLiイオン伝導体である。その形状、大きさ等は特に限定されず適宜のものとすることができる。また、固体電解質体(3)を構成する固体電解質としては、電極(2)に利用できる固体電解質として前述したものをそのまま利用できる。但し、電極(2)に含まれる固体電解質と、固体電解質体(3)に含まれる固体電解質とは、同じものであることが好ましい。 Further, the solid electrolyte body (3) is a Li ion conductor containing the solid electrolyte. The shape, size, etc. are not particularly limited and may be appropriate. Further, as the solid electrolyte constituting the solid electrolyte body (3), the above-mentioned solid electrolyte that can be used for the electrode (2) can be used as it is. However, it is preferable that the solid electrolyte contained in the electrode (2) and the solid electrolyte contained in the solid electrolyte body (3) are the same.

本発明の全固体型リチウムイオン電池(1)は、上述した以外にも、例えば、セパレータ等、必要に応じて公知の構成を備えることができる。 In addition to the above, the all-solid-state lithium-ion battery (1) of the present invention may be provided with a known configuration, for example, a separator or the like, if necessary.

以下に、本発明の電極および電極の製造方法に加えて、上述した各種実施形態に含まれる各種発明の概念を示す。 Hereinafter, in addition to the electrode of the present invention and the method for manufacturing the electrode, the concepts of various inventions included in the various embodiments described above are shown.

一対の電極間に固体電解質体が配置された構造を有する全固体型リチウムイオン電池に用いられる前記電極であって、活物質を主成分とする活物質層と、固体電解質を主成分とする固体電解質層と、を備えることを特徴とする電極A1。 The electrode used in an all-solid-state lithium-ion battery having a structure in which a solid electrolyte is arranged between a pair of electrodes, and is an active material layer containing an active material as a main component and a solid containing a solid electrolyte as a main component. An electrode A1 comprising an electrolyte layer.

電極A1によれば、活物質を主成分とする活物質層と、固体電解質を主成分とする固体電解質層と、を備える。即ち、活物質及び固体電解質の各成分の分布が層状に制御されて形成された電極である。この構成により、活物質層に任意の層構造を導入することができる。このため、活物質層から固体電解質層に至るまでのイオンの移動経路を予め設計した構造を実現できる。 According to the electrode A1, an active material layer containing an active material as a main component and a solid electrolyte layer containing a solid electrolyte as a main component are provided. That is, it is an electrode formed by controlling the distribution of each component of the active material and the solid electrolyte in a layered manner. With this configuration, any layer structure can be introduced into the active material layer. Therefore, it is possible to realize a structure in which the movement path of ions from the active material layer to the solid electrolyte layer is designed in advance.

なお、電極A1の各層を電気泳動によって形成すれば、層厚を制御しつつ各層を形成することができるが、必ずしも各層を電気泳動で形成する必要はなく、適宜、ディップやコーティングによって形成されたものであってもよい。また、かかる方法と電気泳動とを組み合わせて形成されたものであっても良い。 If each layer of the electrode A1 is formed by electrophoresis, each layer can be formed while controlling the layer thickness, but it is not always necessary to form each layer by electrophoresis, and each layer is formed by dipping or coating as appropriate. It may be a thing. Further, it may be formed by combining such a method and electrophoresis.

電極A1において、前記活物質層は、イオン交換基を有する樹脂であって該イオン交換基の全部または一部に、前記固体電解質又はその前駆体の貧溶媒で且つ非プロトン性溶媒中で電離する対イオンがイオン結合するイオン交換樹脂を含んでおり、前記活物質層に比べて、前記固体電解質層が薄く形成されていることを特徴とする電極A2。 In the electrode A1, the active material layer is a resin having an ion exchange group, and all or a part of the ion exchange group is ionized in a poor solvent and an aprotonic solvent of the solid electrolyte or a precursor thereof. The electrode A2 is characterized in that the solid electrolyte layer is formed thinner than the active material layer because it contains an ion exchange resin in which counter ions are ion-bonded.

電極A2によれば、活物質層に比べて、固体電解質層が薄く形成されているので、電極内の活物質の充填量を増大させ、電池容量の向上を図ることができる。 According to the electrode A2, since the solid electrolyte layer is formed thinner than the active material layer, the filling amount of the active material in the electrode can be increased and the battery capacity can be improved.

電極A1またはA2において、前記活物質層及び前記固体電解質層の両層が、導電助剤を含むことを特徴とする電極A3。電極内部で生じた電子を外部に取出すため、一般に、電極は導電性の集電体上に形成される。このため、電極内の各層に導電助剤が含まれることで、電極内部で発生した電子を円滑且つ効率的に集電体まで伝導することができる。 In the electrode A1 or A2, the electrode A3 is characterized in that both the active material layer and the solid electrolyte layer contain a conductive auxiliary agent. Generally, the electrode is formed on a conductive current collector in order to take out the electrons generated inside the electrode to the outside. Therefore, since each layer in the electrode contains a conductive auxiliary agent, the electrons generated inside the electrode can be smoothly and efficiently conducted to the current collector.

活物質を含んだ活物質含有液中における電気泳動によって、前記活物質を堆積して前記活物質層を形成する第1堆積工程と、固体電解質及び/又はその前駆体を含んだ固体電解質含有液中における電気泳動によって、前記固体電解質及び/又はその前駆体を堆積し、前記第1堆積工程で形成される前記活物質層に隣接する固体電解質層又はその前駆体層を形成する第2堆積工程とを備え、前記第1堆積工程は、前記固体電解質層が形成された後に前記活物質層を形成する場合、前記固体電解質又はその前駆体の貧溶媒で且つ非プロトン性溶媒を分散媒とした活物質含有液において、当該分散媒中で電離するイオンを有するイオン交換樹脂が付着した状態で前記活物質を電気泳動するものであり、前記第2堆積工程の前記電気泳動において、印加する電圧の信号として、正極側と負極側とで非対称な波形を有する信号を用いることを特徴とする電極の製造方法B1。 The first deposition step of depositing the active material to form the active material layer by electrophoresis in the active material-containing liquid containing the active material, and the solid electrolyte-containing liquid containing the solid electrolyte and / or its precursor. A second deposition step of depositing the solid electrolyte and / or its precursor by electrophoresis in the medium to form a solid electrolyte layer or a precursor layer thereof adjacent to the active material layer formed in the first deposition step. In the first deposition step, when the active material layer is formed after the solid electrolyte layer is formed, a poor solvent and an aprotonic solvent of the solid electrolyte or its precursor are used as a dispersion medium. In the active material-containing liquid, the active material is electrophoresed in a state where an ion exchange resin having ions to be ionized in the dispersion medium is attached, and the voltage to be applied in the electrophoresis in the second deposition step is performed. The electrode manufacturing method B1 characterized in that a signal having an asymmetric waveform on the positive electrode side and the negative electrode side is used as the signal.

電極の製造方法B2において、前記信号は、正極側と負極側とでピークの絶対値が異なる信号であることを特徴とする電極の製造方法B3。 In the electrode manufacturing method B2, the electrode manufacturing method B3 is characterized in that the signal is a signal in which the absolute value of the peak differs between the positive electrode side and the negative electrode side.

電極の製造方法B2またはB3において、前記信号は、正極側と負極側とで印加時間が異なる信号であることを特徴とする電極の製造方法B4。 In the electrode manufacturing method B2 or B3, the electrode manufacturing method B4 is characterized in that the signal is a signal in which the application time differs between the positive electrode side and the negative electrode side.

電極の製造方法B1からB4のいずれかによれば、電気泳動時に液体中の粒子の動きをより高度に制御することができる。 According to any of the electrode manufacturing methods B1 to B4, the movement of particles in the liquid can be controlled to a higher degree during electrophoresis.

本発明について、次に実施例を示し更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例によって制限されるものではない。
[1]実施例1
〈1〉活物質含有液(分散液)の調製
カチオン交換樹脂として、下記式(1)に示すポリスチレン-block-ポリ(エチレン-ran-ブチレン)-block-ポリスチレンスルホン酸溶液(Sigma-Aldrich社製、溶媒組成1,2―ジクロロエタン 5〜10%、1―プロパノール 80〜90%、THF3〜10%)に0.1 Mの水酸化ナトリウを滴下して中和し,ナトリウム塩として沈殿させた。その後遠心分離を行い、得られた分散液の上層を除去して下層を回収し,その沈殿にイオン交換水を加えることでナトリウム塩としたイオン交換樹脂の水溶液を調製した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
[1] Example 1
<1> Preparation of active material-containing liquid (dispersion liquid) As a cation exchange resin, a polystyrene-block-poly (ethylene-ran-butylene) -block-polystyrene sulfonic acid solution (manufactured by Sigma-Aldrich) represented by the following formula (1) , Solvent composition 1,2-dichloroethane 5-10%, 1-propanol 80-90%, THF 3-10%) was neutralized by dropping 0.1 M sodium hydroxide, and precipitated as a sodium salt. After that, centrifugation was performed, the upper layer of the obtained dispersion was removed, the lower layer was recovered, and ion-exchanged water was added to the precipitate to prepare an aqueous solution of an ion-exchange resin as a sodium salt.

Figure 0006945833
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次いで、この水溶液に、粒状活物質として、Li(NiMnCo)Oで表されるLi含有複酸化物の粉末(以下、単に、「NMC粉末」と略すことがある。)、平均粒径5μmのものを添加し、超音波洗浄機を用いて30分間、分散させた。その後、分散液を、遠心分離処理し、得られた分離液の上層を除去して下層を回収した。回収物にイオン交換水を加え、超音波洗浄機にて再度分散させた後、遠心分離にて回収する処理を5回繰り返すことで洗浄し、余剰のイオン交換樹脂を除去した。 Next, in this aqueous solution, as a granular active material, a Li-containing double oxide powder represented by Li (Ni x Mn y Co z ) O 2 (hereinafter, may be simply abbreviated as “NMC powder”), Those having an average particle size of 5 μm were added and dispersed for 30 minutes using an ultrasonic cleaner. Then, the dispersion liquid was centrifuged, and the upper layer of the obtained separation liquid was removed to recover the lower layer. Ion-exchanged water was added to the recovered product, dispersed again with an ultrasonic cleaner, and then washed by repeating the process of recovering by centrifugation five times to remove excess ion-exchange resin.

続いて、有機オニウム塩として、テトラフェニルホスホニウムブロミド(東京化成工業社製)を、上記NMC−イオン交換樹脂分散液から沈殿が生じるまで当該分散液に添加、溶解させ、先に行ったイオン交換反応によりイオン交換樹脂に導入されたナトリウムイオンを、ホスホニウムカチオンに置換した。これにより、活物質に付着するイオン交換樹脂のイオン交換基(スルホン酸基)の対イオンが、ホスホニウムカチオンとなる塩の態様とせしめた。 Subsequently, as an organic onium salt, tetraphenylphosphonium bromide (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) was added and dissolved in the dispersion until precipitation was formed from the NMC-ion exchange resin dispersion, and the ion exchange reaction carried out earlier was carried out. The sodium ion introduced into the ion exchange resin was replaced with a phosphonium cation. As a result, the counterion of the ion exchange group (sulfonic acid group) of the ion exchange resin adhering to the active material is in the form of a salt that becomes a phosphonium cation.

その後、上記懸濁液から、遠心分離によって活物質を回収し、イオン交換水にて洗浄を行った後、100℃、6時間で真空乾燥をした。脱水した塩化メチレン50mlに、乾燥した活物質1.33gを加え、超音波洗浄機にて30分間分散処理を行って固形濃度2質量%の活物質含有液を得た。 Then, the active material was recovered from the suspension by centrifugation, washed with ion-exchanged water, and then vacuum dried at 100 ° C. for 6 hours. 1.33 g of the dried active material was added to 50 ml of dehydrated methylene chloride, and dispersion treatment was carried out for 30 minutes with an ultrasonic cleaner to obtain an active material-containing liquid having a solid concentration of 2% by mass.

〈2〉固体電解質含有液(分散液)の調製
モル比3:1となるように、硫化リチウム粉体と、五硫化二リン粉体とを秤量し、メノウ乳鉢で混合した。得られた混合物と、プロピオン酸エチルと、ジルコニアボール(直径4mm)とを、樹脂製容器に投入し、温度24℃、振幅約1cm、及び、約1500回/分の条件で振とうし、接触反応させた。24時間後、樹脂製容器からジルコニアボールを除去して、固体電解質の前駆体(平均粒径1μm)が分散された分散液(サスペンジョン、固形分濃度 1.1質量%)である固体電解質含有液を得た。尚、本分散液は固体電解質前駆体が分散されたものであるが、説明を簡単にするために便宜上、固体電解質含有液と称す。
<2> Preparation of solid electrolyte-containing liquid (dispersion liquid) Lithium sulfide powder and diphosphorus pentasulfide powder were weighed and mixed in an agate mortar so that the molar ratio was 3: 1. The obtained mixture, ethyl propionate, and zirconia balls (diameter 4 mm) are put into a resin container, shaken at a temperature of 24 ° C., an amplitude of about 1 cm, and about 1500 times / minute, and contacted with each other. It was reacted. After 24 hours, the zirconia balls were removed from the resin container, and the solid electrolyte-containing liquid was a dispersion (suspension, solid content concentration 1.1% by mass) in which the precursor of the solid electrolyte (average particle size 1 μm) was dispersed. Got Although this dispersion liquid is a dispersion of a solid electrolyte precursor, it is referred to as a solid electrolyte-containing liquid for the sake of simplicity.

尚、硫化リチウム(LiS)粉末は、株式会社ミツワ化学製、純度99%、平均粒径53μmを用いた。また、五硫化二リン(P)粉末は、Sigma-Aldrich社製、純度99%、平均粒径100μmを用いた。 Incidentally, lithium (Li 2 S) sulfide powder, Ltd. Mitsuwa Kagaku, purity 99%, with an average particle size of 53 .mu.m. Further, phosphorus pentasulfide (P 2 S 5) powder, Sigma-Aldrich Corp., purity of 99%, was used an average particle size 100 [mu] m.

〈3〉電気泳動
上記〈1〉で得られた活物質含有液を泳動槽に投入し、この活物質含有液内に、5mmの間隔を空けて正電極及び負電極を対向させた。正電極及び負電極には、各々、ITO(酸化インジウムスズ)からなる導電性表面を有する基材(ITO基板)を用いた。
<3> Electrophoresis The active material-containing liquid obtained in <1> above was put into an electrophoresis tank, and positive and negative electrodes were opposed to each other at intervals of 5 mm in the active material-containing liquid. For the positive electrode and the negative electrode, a base material (ITO substrate) having a conductive surface made of ITO (indium tin oxide) was used.

そして、上記の正電極と負電極との間に、直流で電流密度30μA cm-2で15秒、30秒、45秒間印加して電気泳動を行った。上記泳動時間を経過した正電極(カソード)は、それぞれ泳動槽から引き上げた後、自然乾燥を行った。これにより、ITO基板の導電性表面に形成された活物質層を得た。 Then, electrophoresis was performed by applying direct current between the positive electrode and the negative electrode at a current density of 30 μA cm-2 for 15 seconds, 30 seconds, and 45 seconds. The positive electrodes (cathodes) that had passed the above migration time were each pulled up from the migration tank and then air-dried. As a result, an active material layer formed on the conductive surface of the ITO substrate was obtained.

また、上記〈2〉で得られた固体電解質含有液を泳動槽に投入し、この固体電解質含有液内に、5mmの間隔を空けて正電極及び負電極を対向させた。正電極及び負電極には、各々、ITO(酸化インジウムスズ)からなる導電性表面を有する基材(ITO基板)を用いた。そして、上記の正電極と負電極との間に、直流で電流密度5.0μA cm-2で、15秒、30秒、45秒間印加し、固体電解質前駆体の電気泳動を行った。上記泳動時間を経過した負電極は、それぞれ泳動槽から引き上げた後、自然乾燥を行った。これにより、ITO基板の導電性表面に形成された固体電解質層を得た。 Further, the solid electrolyte-containing liquid obtained in <2> above was put into a migration tank, and the positive electrode and the negative electrode were opposed to each other in the solid electrolyte-containing liquid at intervals of 5 mm. For the positive electrode and the negative electrode, a base material (ITO substrate) having a conductive surface made of ITO (indium tin oxide) was used. Then, a direct current was applied between the positive electrode and the negative electrode at a current density of 5.0 μA cm- 2 for 15 seconds, 30 seconds, and 45 seconds to perform electrophoresis of the solid electrolyte precursor. The negative electrodes that had passed the above migration time were each pulled up from the migration tank and then air-dried. As a result, a solid electrolyte layer formed on the conductive surface of the ITO substrate was obtained.

上記で得られた活物質層および固体電解質層の層厚を、堆積物の重量に基づき算出した。具体的には、泳動前後のITO基板の重量の差分から堆積重量を算出すると共に、堆積面積と比重とから層厚に換算した。結果を図10に示す。 The layer thicknesses of the active material layer and the solid electrolyte layer obtained above were calculated based on the weight of the deposit. Specifically, the deposited weight was calculated from the difference in the weight of the ITO substrate before and after electrophoresis, and the deposited area and the specific gravity were converted into the layer thickness. The results are shown in FIG.

図10は、NMC粉末および固体電解質の前駆体の堆積重量と泳動時間との関係を示した図である。横軸は泳動時間(秒)、縦軸は1平方センチ当たりの堆積重量(mg)である。図10中において、黒塗りの四角にてNMC粉末の堆積量が、白抜きの三角にて固体電解質前駆体の堆積量が示されている。また、括弧書きの数値にて堆積重量から換算した層厚を示す。 FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the deposition weight of the precursors of NMC powder and the solid electrolyte and the migration time. The horizontal axis is the migration time (seconds), and the vertical axis is the deposition weight per square centimeter (mg). In FIG. 10, the black-painted squares indicate the amount of NMC powder deposited, and the white triangles indicate the amount of solid electrolyte precursor deposited. In addition, the numerical values in parentheses indicate the layer thickness converted from the accumulated weight.

図10からもわかるように、電気泳動時間に応じて、活物質層および固体電解質層はそれぞれ層厚が厚膜化することが示されており、電気泳動時間によって適切に層厚を制御できることが明らかとなった。 As can be seen from FIG. 10, it has been shown that the active material layer and the solid electrolyte layer each have a thicker layer thickness depending on the electrophoresis time, and the layer thickness can be appropriately controlled by the electrophoresis time. It became clear.

[2]実施例2(活物質層と固体電解質層との積層) [2] Example 2 (Lamination of active material layer and solid electrolyte layer)

実施例1の〈1〉と同様にして、活物質含有液(分散液、固形分濃度2質量%)を作製し、更に、実施例1の〈2〉と同様にして固体電解質含有液(分散液、固形分濃度1.1質量%)を得た。 An active material-containing liquid (dispersion liquid, solid content concentration 2% by mass) was prepared in the same manner as in <1> of Example 1, and further, a solid electrolyte-containing liquid (dispersion) was prepared in the same manner as in <2> of Example 1. Liquid, solid content concentration 1.1% by mass) was obtained.

上記で得られた活物質含有液を泳動槽に投入し、この活物質含有液内に、5mmの間隔を空けて正電極及び負電極を対向させた。正電極及び負電極には、各々、ITO(酸化インジウムスズ)からなる導電性表面を有する基材(ITO基板)を用いた。そして、上記の正電極と負電極との間に、直流で電流密度30μA cm-2で15秒印加し電気泳動を行った。その後、正電極(カソード)を泳動槽から引き上げた後、自然乾燥を行って、ITO基板の導電性表面に形成された活物質層を得た。 The active material-containing liquid obtained above was put into the electrophoresis tank, and the positive electrode and the negative electrode were opposed to each other in the active material-containing liquid at intervals of 5 mm. For the positive electrode and the negative electrode, a base material (ITO substrate) having a conductive surface made of ITO (indium tin oxide) was used. Then, a direct current was applied between the positive electrode and the negative electrode at a current density of 30 μA cm- 2 for 15 seconds to perform electrophoresis. Then, after pulling up the positive electrode (cathode) from the electrophoresis tank, it was naturally dried to obtain an active material layer formed on the conductive surface of the ITO substrate.

上記の操作によって得られた固体電解質含有液を泳動槽に投入し、この固体電解質含有液内に、5mmの間隔を空けて正電極及び負電極を対向させた。このうち、負電極には、上記において活物質層が積層されたITO基板を用いた。一方、正電極には、ITO(酸化インジウムスズ)からなる導電性表面を有するITO基板を用いた。そして、上記の正電極と負電極との間に、直流で電流密度5.0μA cm-2で30秒間、印加して電気泳動を行った。その後、正電極(カソード)を泳動槽から引き上げた後、自然乾燥を行って、ITO基板の導電性表面に形成された活物質層及び固体電解質層がこの順に積層された積層体(電極、正極)を得た。 The solid electrolyte-containing liquid obtained by the above operation was put into a migration tank, and the positive electrode and the negative electrode were opposed to each other in the solid electrolyte-containing liquid at intervals of 5 mm. Of these, the ITO substrate on which the active material layer was laminated was used as the negative electrode. On the other hand, as the positive electrode, an ITO substrate having a conductive surface made of ITO (indium tin oxide) was used. Then, electrophoresis was performed by applying a direct current between the positive electrode and the negative electrode at a current density of 5.0 μA cm- 2 for 30 seconds. Then, after pulling up the positive electrode (cathode) from the migration tank, it is naturally dried, and the active material layer and the solid electrolyte layer formed on the conductive surface of the ITO substrate are laminated in this order (electrode, positive electrode). ) Was obtained.

その後、同様の操作を繰り返して、活物質含有液と固体電解質含有液内での電気泳動を交互に行い、3層の活物質層と、3層の固体電解質層とが交互に形成された積層体を得た。得られた積層体(電極)を図11に示す。 After that, the same operation is repeated, and electrophoresis is alternately performed in the active material-containing liquid and the solid electrolyte-containing liquid, and the three layers of the active material layer and the three layers of the solid electrolyte layer are alternately formed. I got a body. The obtained laminate (electrode) is shown in FIG.

図11は、実施例2で形成した電極の断面顕微鏡写真である。図11には、実施例2で形成した積層体を積層方向に直線的に割り、その破断面を露出させ、破断面が露出した試料を、走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製、型式「S−4800」)の試料台にカーボンテープを用いて貼り付けて上記破断面を20倍に拡大して観察した結果が示されている。 FIG. 11 is a cross-sectional micrograph of the electrode formed in Example 2. In FIG. 11, the laminate formed in Example 2 is linearly divided in the lamination direction to expose the fracture surface, and the sample with the exposed fracture surface is subjected to a scanning electron microscope (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, model number “ The results of observing the fracture surface at a magnification of 20 times by attaching it to the sample table of S-4800 ”) using carbon tape are shown.

図11において、紙面下方側がITO基板である。また、黒い粒状物はNMC粉末であり、このNMC粉末が層状になっていること(NMC layer)が認められた。また、白い物質は固体電解質前駆体(LPS precursorlayer)であり、この前駆体が層状になっていることが認められた。尚、LPSとは、75モル:25モルとなる比率で原料の硫化リチウム(LiS)と、五硫化二リン(P)とが混合されて生成した固体電解質であってその構造中にLiPSが含まれるものである。また、LPS precursorlayerとは、このLPSの前駆体であり、例えば、加熱工程などの処理を経てLPSへと変換されるものをいう。このように、実施例2では、ITO基板(Substrate)上に、厚さ約4μm〜10μmで堆積された活物質層、厚さ約4μm〜7μmで堆積された固体電解質層が、交互に積層された電極構造物が得られたことが図11から分かる。 In FIG. 11, the lower side of the paper surface is the ITO substrate. Further, the black granules were NMC powder, and it was confirmed that the NMC powder was layered (NMC layer). Further, the white substance was a solid electrolyte precursor (LPS precursor layer), and it was confirmed that this precursor was layered. LPS is a solid electrolyte produced by mixing raw material lithium sulfide (Li 2 S) and diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 ) at a ratio of 75 mol: 25 mol, and its structure. It contains Li 3 PS 4 . Further, the LPS precursor layer is a precursor of this LPS, and is converted into LPS through a treatment such as a heating step, for example. As described above, in Example 2, the active material layer deposited with a thickness of about 4 μm to 10 μm and the solid electrolyte layer deposited with a thickness of about 4 μm to 7 μm are alternately laminated on the ITO substrate (Substrate). It can be seen from FIG. 11 that the electrode structure was obtained.

[3]実施例3(全固体型リチウムイオン電池)
アルミニウム製基板(直径10mm)を、ITO基板の代わりに用い、活物質含有液の泳動において直流電圧を300μAcm-2、泳動時間を5秒、固体電解質含有液の泳動において直流電圧を10μAcm-2、泳動時間を5秒、とした以外は、前述の実施例2と同様にして、アルミニウム製基板上に、まずLPS前駆体層(固体電解質の前駆体層)を形成し、次いで活物質層を形成して、3層の固体電解質層と2層の活物質層とが交互に積層された積層体を得た。積層体の最上層は固体電解質層とした。得られた積層体は、室温で30分間予備乾燥させた後、170℃の真空環境下で3時間掛けて真空乾燥を行い、固体電解質の前駆体を、固体電解質(LPS)に変化させた。これにより、正極を得た。
[3] Example 3 (all-solid-state lithium-ion battery)
An aluminum substrate (diameter 10 mm), used in place of ITO substrate, the active material-containing solution 300MyuAcm -2 DC voltage in migration of the migration time 5 seconds, 10MyuAcm -2 DC voltage in migration of the solid electrolyte-containing solution, The LPS precursor layer (precursor layer of the solid electrolyte) was first formed on the aluminum substrate, and then the active material layer was formed in the same manner as in Example 2 described above, except that the migration time was set to 5 seconds. Then, a laminated body in which three solid electrolyte layers and two active material layers were alternately laminated was obtained. The uppermost layer of the laminate was a solid electrolyte layer. The obtained laminate was pre-dried at room temperature for 30 minutes and then vacuum-dried in a vacuum environment at 170 ° C. for 3 hours to change the precursor of the solid electrolyte into a solid electrolyte (LPS). As a result, a positive electrode was obtained.

80mgのLPSを加圧成形して得られた、厚さ1000μmの固体電解質体を、作製した正極の固体電解質層の表面に圧着した。 A solid electrolyte having a thickness of 1000 μm obtained by pressure molding 80 mg of LPS was pressure-bonded to the surface of the solid electrolyte layer of the prepared positive electrode.

得られた積層体(正極と固体電解質体との積層体)の固体電解質体の表面に厚さ100μmのインジウム箔を圧着して、全固体型リチウムイオン電池を得た。 An indium foil having a thickness of 100 μm was pressure-bonded to the surface of the solid electrolyte of the obtained laminate (a laminate of a positive electrode and a solid electrolyte) to obtain an all-solid-state lithium-ion battery.

即ち、実施例3の全固体型リチウムイオン電池は、アルミニウム製基板からなる基材(集電体)、その導電性表面に積層された固体電解質(固体電解質粒子)を含んだ固体電解質層、活物質(活物質粒子)を含んだ活物質層を交互に備えた正極を有する。更に、正極の最上層(表面)の固体電解質層に積層された固体電解質体を有する。そして、固体電解質体の表面に積層された負極を有する。そして、この全固体型リチウムイオン電池において、(株)ナガノ製、BTS−2004Hで充電試験を行ったところ、二時間の充電時間で充電容量約2mAhg-1を示し僅かながら充電を示す結果が得られた。 That is, the all-solid-state lithium-ion battery of Example 3 has a base material (current collector) made of an aluminum substrate, a solid electrolyte layer containing a solid electrolyte (solid electrolyte particles) laminated on the conductive surface thereof, and an active battery. It has a positive electrode with alternating layers of active material containing material (active material particles). Further, it has a solid electrolyte body laminated on the solid electrolyte layer of the uppermost layer (surface) of the positive electrode. Then, it has a negative electrode laminated on the surface of the solid electrolyte body. Then, in this all-solid-state lithium-ion battery, when a charging test was conducted with BTS-2004H manufactured by Nagano Co., Ltd., a charging capacity of about 2 mAhg -1 was shown in a charging time of 2 hours, and a result showing a slight charge was obtained. Was done.

参考例1(全固体型リチウムイオン電池)
〈1〉活物質含有液(分散液)の調製
下記の粒状活物質を用い、下記の手順により活物質含有液(分散液)を調製した。
Reference example 1 (all-solid-state lithium-ion battery)
<1> Preparation of active material-containing liquid (dispersion liquid) Using the following granular active material, an active material-containing liquid (dispersion liquid) was prepared by the following procedure.

(1)下記の活物質を、ポリ塩化ジアリルジメチルアンモニウム(カチオン性界面活性剤)の10質量%水溶液に投入し、超音波処理を行って分散させた。 (1) The following active material was put into a 10% by mass aqueous solution of polydiallyldimethylammonium chloride (cationic surfactant) and subjected to ultrasonic treatment to disperse it.

(2)上記(1)の分散液に、イオン交換水を加えて遠心分離処理し、得られた分離液の上層を除去して下層を回収した。 (2) Ion-exchanged water was added to the dispersion liquid of the above (1) for centrifugation, and the upper layer of the obtained separation liquid was removed to recover the lower layer.

(3)上記(2)の液体(回収した下層)に、イソプロピルアルコールを投入し、遠心分離処理を行い、得られた分離液の上層を除去して下層を回収する操作を3回繰り繰り返し、液中から水を除去することによって分散媒をイソプロピルアルコールへと置換した。このようにして、活物質を分散質とし、イソプロピルアルコールを分散媒とし、ポリ塩化ジアリルジメチルアンモニウムを分散剤として、活物質が分散された活物質含有液(分散液、固形分濃度3質量%)を得た。 (3) The operation of adding isopropyl alcohol to the liquid (recovered lower layer) of the above (2), performing a centrifugation treatment, removing the upper layer of the obtained separation liquid, and recovering the lower layer is repeated three times. The dispersion medium was replaced with isopropyl alcohol by removing water from the liquid. In this way, the active material is a dispersoid, isopropyl alcohol is used as a dispersion medium, and polyallyldimethylammonium chloride is used as a dispersant, and the active material-containing liquid in which the active material is dispersed (dispersion liquid, solid content concentration: 3% by mass). Got

活物質:Li(NiMnCo)Oで表されるLi含有複酸化物の粉末、平均粒径5μm Active material: Li-containing double oxide powder represented by Li (Ni x Mn y Co z ) O 2, average particle size 5 μm

〈2〉活物質層の積層
上記〈1〉で得られた活物質含有液を泳動槽に投入し、この活物質含有液内に、10mmの間隔を空けて正電極及び負電極を対向させた。このうち、正電極にアルミニウム製基板、負電極にアルミニウム製基板(直径10mm)を用いた。そして、上記の正電極と負電極との間に、非対称信号を有する電圧を45秒間印加して、電気泳動を行った。
<2> Lamination of active material layer The active material-containing liquid obtained in <1> above was put into an electrophoresis tank, and positive and negative electrodes were opposed to each other at intervals of 10 mm in the active material-containing liquid. .. Of these, an aluminum substrate was used for the positive electrode and an aluminum substrate (diameter 10 mm) was used for the negative electrode. Then, a voltage having an asymmetric signal was applied between the positive electrode and the negative electrode for 45 seconds to perform electrophoresis.

その後、上記泳動時間を経過した負電極を泳動槽から引き上げた後、自然乾燥を行って、アルミニウム製基板の導電性表面に形成された活物質層が積層された積層体を得た。 Then, the negative electrode after the above-mentioned migration time was pulled up from the migration tank and then air-dried to obtain a laminate in which the active material layer formed on the conductive surface of the aluminum substrate was laminated.

また、上記非対称信号として、三角波(90V)からなる対称信号を有する交流電圧と、10Vの直流電圧とを重畳させて得られた非対称信号を用いた。この非対称信号は図2で示される。但し、V=100V、V=100V、T=0.02秒、T=0.02秒、周波数20Hz)である。 Further, as the asymmetric signal, an asymmetric signal obtained by superimposing an AC voltage having a symmetric signal composed of a triangular wave (90V) and a DC voltage of 10V was used. This asymmetric signal is shown in FIG. However, V + = 100V, V = 100V, T + = 0.02 seconds, T = 0.02 seconds, frequency 20Hz).

〈3〉固体電解質含有液(分散液)の調製
前述の実施例1〈2〉の固体電解質含有液(分散液)の調製と同様にして、固体電解質の前駆体が分散された分散液(サスペンジョン、固形分濃度10mg/mL)である固体電解質含有液を得た。
<3> Preparation of solid electrolyte-containing liquid (dispersion liquid) In the same manner as the preparation of the solid electrolyte-containing liquid (dispersion liquid) of Example 1 <2> above, the dispersion liquid (suspension) in which the precursor of the solid electrolyte is dispersed is the same. , A solid electrolyte-containing liquid having a solid content concentration of 10 mg / mL) was obtained.

〈4〉固体電解質層の形成
上記〈3〉で得られた固体電解質含有液を泳動槽に投入し、この固体電解質含有液内に、5mmの間隔を空けて正電極及び負電極を対向させた。正電極には、アルミニウム製基板を用い、負極には、上記〈2〉で得られた導電性表面に活物質層が堆積されたアルミニウム製基板を用いた。そして、上記の正電極と負電極との間に、電圧25Vで直流電圧を10秒間印加して電気泳動を行った。
<4> Formation of Solid Electrolyte Layer The solid electrolyte-containing liquid obtained in <3> above was put into a migration tank, and positive and negative electrodes were opposed to each other in the solid electrolyte-containing liquid at intervals of 5 mm. .. An aluminum substrate was used as the positive electrode, and an aluminum substrate having an active material layer deposited on the conductive surface obtained in <2> above was used as the negative electrode. Then, a DC voltage was applied between the positive electrode and the negative electrode at a voltage of 25 V for 10 seconds to perform electrophoresis.

その後、上記泳動時間を経過した負電極を泳動槽から引き上げた後、室温で30分間予備乾燥させた後、170℃の真空環境下で3時間掛けて真空乾燥を行い、アルミニウム製基板(直径10mm)の導電性表面に活物質層と固体電解質層とがこの順に積層された積層体を得た。 Then, the negative electrode after the above-mentioned migration time was pulled up from the migration tank, pre-dried at room temperature for 30 minutes, and then vacuum-dried in a vacuum environment of 170 ° C. for 3 hours to obtain an aluminum substrate (diameter 10 mm). ), The active material layer and the solid electrolyte layer were laminated in this order to obtain a laminate.

〈5〉固体電解質体の積層
80mgのLPS(75LiS・25P)を加圧成形して得られた、厚さ1000μmの固体電解質体を、上記〈4〉までに得られた積層体(電極)の固体電解質層の表面に圧着した。
<5> of the stack 80mg of the solid electrolyte body of LPS (75Li 2 S · 25P 2 S 5) were obtained by compression molding, a solid electrolyte body having a thickness of 1000 .mu.m, obtained by the <4> laminate It was pressure-bonded to the surface of the solid electrolyte layer of the body (electrode).

〈6〉リチウムイオン電池の形成
上記〈5〉までに得られた積層体(電極と固体電解質体との積層体)の固体電解質体の表面に厚さ100μmのインジウム箔を圧着して、全固体型リチウムイオン電池を得た。
<6> Formation of Lithium Ion Battery A 100 μm-thick indium foil is pressure-bonded to the surface of the solid electrolyte of the laminate (laminate of electrode and solid electrolyte) obtained up to <5> above to form an all-solid-state battery. A type lithium ion battery was obtained.

即ち、参考例1の全固体型リチウムイオン電池1は、アルミニウム製基板からなる基材(集電体)、その導電性表面に積層された活物質(活物質粒子)を含んだ活物質層、この活物質層の表面に積層された固体電解質(固体電解質粒子)を含んだ固体電解質層、を備えた正極を有する。更に、正極の最上層(表面)は固体電解質層が形成されており、これに固体電解質体が積層されている。更に、固体電解質体の表面に積層された負極を有する。 That is, the all-solid-state lithium-ion battery 1 of Reference Example 1 has a base material (current collector) made of an aluminum substrate, and an active material layer containing an active material (active material particles) laminated on the conductive surface thereof. It has a positive electrode having a solid electrolyte layer containing a solid electrolyte (solid electrolyte particles) laminated on the surface of the active material layer. Further, a solid electrolyte layer is formed on the uppermost layer (surface) of the positive electrode, and a solid electrolyte is laminated on the solid electrolyte layer. Further, it has a negative electrode laminated on the surface of the solid electrolyte.

〈7〉充放電の確認
上記〈6〉までに得られた全固体型リチウムイオン電池を収めた治具を、ガラス容器に封入し、ガラス容器内の気体をアルゴンガスに置換して、測定セルを得た。得られた測定セルの充放電の可否を、電気化学測定装置(Solartron社製、型式「SI 1287」)を用いて定電流・定電圧・充電法により観察した。具体的には、3.8 V vs.In−Liまでレート0.01 Cで定電流充電を行い、その後、100時間経過するまで定電圧充電を行った。その直後に1.6 V vs. In−Liの電位までレート0.01 Cで放電を行った。その結果、0.133mAh/g程度の放電容量を得ることができた。即ち、電気泳動によって活物質と固体電解質とを積層した電極(正極)が正極として機能し、これを備えた全固体リチウムイオン電池が、充電及び放電が可能であることが示された。
<7> Confirmation of charge / discharge The jig containing the all-solid-state lithium-ion battery obtained up to <6> above is enclosed in a glass container, the gas in the glass container is replaced with argon gas, and the measurement cell is used. Got Whether or not the obtained measuring cell could be charged or discharged was observed by a constant current, constant voltage, and charging method using an electrochemical measuring device (manufactured by Solartron, model "SI 1287"). Specifically, 3.8 V vs. Constant current charging was performed up to In-Li at a rate of 0.01 C, and then constant voltage charging was performed until 100 hours had passed. Immediately after that, 1.6 V vs. Discharge was performed at a rate of 0.01 C to the potential of In-Li. As a result, a discharge capacity of about 0.133 mAh / g could be obtained. That is, it was shown that an electrode (positive electrode) in which an active material and a solid electrolyte are laminated functions as a positive electrode by electrophoresis, and an all-solid-state lithium-ion battery equipped with this can be charged and discharged.

尚、上記治具は、図12に示す治具70を用いた。即ち、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)製の筒状体74の貫通孔74a内に、上記参考例1で得られた全固体型リチウムイオン電池1を収容した。一方、ステンレス製の凸型ブロックとステンレス製のネジによって組み立てた押さえピン72を一対(正極側及び負極側)を用意した。そして、全固体型リチウムイオン電池1の上下を挟むように、貫通孔74a内に押さえピン72を挿入した。更に、これらの押さえピン72を締め付けるために、ステンレス製の一対の押さえ板71(正極側及び負極側)と、押さえ板を締め付けるステンレス製の3本の締付けネジ73を用意し、各押さえピン72を上下を押さえ板71で挟み、これらの押さえ板71を締付けネジ73で締め付けて(ネジの拘束圧:9N・m)、全固体型リチウムイオン電池1を治具70内に収容した。各種通電は、押さえピン72の凸部(図12上で符号72を付している箇所)より行う。 As the jig, the jig 70 shown in FIG. 12 was used. That is, the all-solid-state lithium ion battery 1 obtained in Reference Example 1 was housed in the through hole 74a of the tubular body 74 made of polyetheretherketone (PEEK). On the other hand, a pair (positive electrode side and negative electrode side) of holding pins 72 assembled by a stainless steel convex block and a stainless steel screw was prepared. Then, the holding pin 72 was inserted into the through hole 74a so as to sandwich the upper and lower sides of the all-solid-state lithium ion battery 1. Further, in order to tighten these holding pins 72, a pair of stainless pressing holding plates 71 (positive electrode side and negative electrode side) and three stainless steel tightening screws 73 for tightening the holding plates are prepared, and each holding pin 72 is tightened. The upper and lower sides were sandwiched between the holding plates 71, and these holding plates 71 were tightened with the tightening screws 73 (screw restraint pressure: 9 Nm), and the all-solid-state lithium-ion battery 1 was housed in the jig 70. Various energization is performed from the convex portion of the holding pin 72 (the portion marked with the reference numeral 72 on FIG. 12).

[4]実施例4
〈1〉活物質含有液(分散液)の調製
アニオン交換樹脂として、下記の式(2)のカチオン性ポリマー(ポリクオタニウム11,Polyquaternium−11)水溶液に、粒状活物質としてNMC粉末(平均粒径5μm)を添加し、超音波洗浄機を用いて30分間、分散させた。その後、分散液を、遠心分離処理し、得られた分離液の上層を除去して下層を回収した。回収物にイオン交換水を加え、超音波洗浄機にて再度分散させた後、遠心分離にて回収する処理を5回繰り返すことで洗浄し、余剰のイオン交換樹脂を除去した
[4] Example 4
<1> Preparation of active material-containing liquid (dispersion liquid) As an anion exchange resin, an aqueous solution of a cationic polymer (Polyquaternium 11, Polyquaternium-11) of the following formula (2) is used, and NMC powder (average particle size 5 μm) is used as a granular active material. ) Was added and dispersed for 30 minutes using an ultrasonic cleaner. Then, the dispersion liquid was centrifuged, and the upper layer of the obtained separation liquid was removed to recover the lower layer. Ion-exchanged water was added to the recovered product, dispersed again with an ultrasonic cleaner, and then washed by repeating the process of collecting by centrifugation five times to remove excess ion-exchange resin.

Figure 0006945833
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続いて、対イオン供給源となる下記式(3)のアニオン界面活性剤のスルホこはく酸ビス(2−エチルヘキシル)ナトリウム(キシダ化学社製、商品名Aerosol OT)を上記NMC−イオン交換樹脂分散液から沈殿が生じるまで添加し、イオン交換反応によってポリクオタニウム11に起因するエチルスルホン酸イオンを、スルホこはく酸ビス(2−エチルヘキシル)ナトリウムに起因するアニオンに置換した。これにより、イオン交換基(第四級アンモニウム基)の対イオンが、より親油性の高いスルホン酸基由来のアニオンとなり、活物質に付着するイオン交換樹脂を塩の態様とせしめた。その後は、実施例1と同様に、活物質を回収し、分散媒を塩化メチレンとした固形濃度2質量%の活物質含有液を得た。 Subsequently, the bis (2-ethylhexyl) sulfosuccinate bis (2-ethylhexyl) sodium sulfosuccinate (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., trade name Aerosol OT), which is an anionic surfactant of the following formula (3), which serves as a counter ion supply source, is added to the above NMC-ion exchange resin dispersion. Ion exchange reaction replaced the ethyl sulfonate ion due to polyquaternium 11 with an anion due to sodium bis (2-ethylhexyl) sulfosuccinate. As a result, the counterion of the ion exchange group (quaternary ammonium group) becomes an anion derived from the sulfonic acid group having higher oil-based properties, and the ion exchange resin adhering to the active material is made into a salt mode. After that, the active material was recovered in the same manner as in Example 1 to obtain an active material-containing liquid having a solid concentration of 2% by mass using methylene chloride as the dispersion medium.

Figure 0006945833
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〈2〉電気泳動
本実施例の〈1〉で得られた活物質含有液と、実施例1の〈2〉と同様にして得られた固体電解質含有液とにより、実施例2と同様の手法で電気泳動を行い、基板上に固体電解質層および活物質層を順次形成した。電気泳動は、活物質および固体電解質前駆体のそれぞれについて複数回行った。また、泳動時間は45秒および15秒で行った。活物質層の形成は、直流100V、電流密度30μA cm-2で行った。固体電解質層の形成は直流100V、電流密度5μA cm-2で行った。
<2> Electrophoresis A method similar to that of Example 2 by using the active material-containing liquid obtained in <1> of this Example and the solid electrolyte-containing liquid obtained in the same manner as in <2> of Example 1. The solid electrolyte layer and the active material layer were sequentially formed on the substrate. Electrophoresis was performed multiple times for each of the active material and the solid electrolyte precursor. The migration time was 45 seconds and 15 seconds. The active material layer was formed at a direct current of 100 V and a current density of 30 μA cm- 2 . The solid electrolyte layer was formed at a direct current of 100 V and a current density of 5 μA cm- 2 .

図13は、実施例4によって作製した積層体(正極)を示した図である。図11と同様に、紙面下方側が基板である。また、黒い粒状物はNMC粉末であり、白い物質は固体電解質前駆体(LPS precursorlayer)である。図13(a)には、各層を45秒間の電気泳動によって形成した積層体を示しており、図13(b)には、各層を15秒間の電気泳動によって形成した積層体を示している。図13からもわかるように、45秒間の電気泳動を複数回(活物質層3回、固体電解質層3回)行うことにより、活物質層および固体電解質層それぞれが約8μmの層厚で複数層形成された全膜厚48μmの積層体が得られた。また、電気泳動時間を15秒間とすることにより、層厚を薄くすることができ、活物質層および固体電解質層それぞれが約4μm〜5μm程度の層厚で複数層形成された全膜厚52μmの積層体を得られることが示された。 FIG. 13 is a diagram showing a laminate (positive electrode) produced according to Example 4. Similar to FIG. 11, the lower side of the paper surface is the substrate. The black granules are NMC powders and the white substances are solid electrolyte precursors (LPS precursor layerers). FIG. 13 (a) shows a laminate in which each layer is formed by electrophoresis for 45 seconds, and FIG. 13 (b) shows a laminate in which each layer is formed by electrophoresis for 15 seconds. As can be seen from FIG. 13, by performing the electrophoresis for 45 seconds a plurality of times (active material layer 3 times, solid electrolyte layer 3 times), the active material layer and the solid electrolyte layer each have a layer thickness of about 8 μm and a plurality of layers. The formed laminate having a total thickness of 48 μm was obtained. Further, by setting the electrophoresis time to 15 seconds, the layer thickness can be reduced, and the active material layer and the solid electrolyte layer are each formed with a layer thickness of about 4 μm to 5 μm, and the total film thickness is 52 μm. It was shown that a laminate can be obtained.

参考例2(全固体型リチウムイオン電池)
実施例4の〈1〉で作製した活物質含有液と実施例1の〈2〉と同様にして得られた固体電解質含有液とを用いて、電気泳動によりアルミニウム製基板(直径10mm)上に、5μm厚の活物質層と10μm厚の固体電解質層とがこの順に積層された積層体を得た。次いで、この積層体を用いて参考例1と同様に電池を形成し、充放電の可否を定電流・定電圧・充電法により観察した。具体的には、3.8 V vs.In−Liまでレート0.01 Cで定電流充電を行い、その後、100時間経過するまで定電圧充電を行った。その直後に1.6 V vs. In−Liの電位までレート0.01 Cで放電を行った。その結果を図14に示した。図14は、本参考例で作製した電池の充放電曲線を示した図である。横軸は容量(Capasity)、縦軸は電圧(Voltage)を示している。実線は充電曲線、破線は放電曲線である。これからもわかるように、数mAhg−1の充放電容量を観測した。
Reference example 2 (all-solid-state lithium-ion battery)
Using the active material-containing liquid prepared in <1> of Example 4 and the solid electrolyte-containing liquid obtained in the same manner as in <2> of Example 1, on an aluminum substrate (diameter 10 mm) by electrophoresis. A laminate in which a 5 μm-thick active material layer and a 10 μm-thick solid electrolyte layer were laminated in this order was obtained. Next, a battery was formed using this laminated body in the same manner as in Reference Example 1, and the possibility of charging / discharging was observed by a constant current / constant voltage / charging method. Specifically, 3.8 V vs. Constant current charging was performed up to In-Li at a rate of 0.01 C, and then constant voltage charging was performed until 100 hours had passed. Immediately after that, 1.6 V vs. Discharge was performed at a rate of 0.01 C to the potential of In-Li. The result is shown in FIG. FIG. 14 is a diagram showing a charge / discharge curve of the battery produced in this reference example. The horizontal axis represents capacity and the vertical axis represents voltage. The solid line is the charge curve and the broken line is the discharge curve. As can be seen from this, a charge / discharge capacity of several mAhg -1 was observed.

比較例1
上記実施例1の〈2〉で得られた固体電解質含有液を泳動槽に投入し、この固体電解質含有液内に、5mmの間隔を空けて正電極及び負電極を対向させた。正電極及び負電極には、各々、ITO(酸化インジウムスズ)からなる導電性表面を有する基材(ITO基板)を用いた。そして、上記の正電極と負電極との間に、直流で電流密度5.0μA cm-2で、45秒間印加し、固体電解質前駆体の電気泳動を行った。上記泳動時間を経過した負電極は、それぞれ泳動槽から引き上げた後、自然乾燥を行った。これにより、ITO基板の導電性表面に形成された固体電解質層を得た。
Comparative Example 1
The solid electrolyte-containing liquid obtained in <2> of Example 1 was charged into the migration tank, and the positive electrode and the negative electrode were opposed to each other at intervals of 5 mm in the solid electrolyte-containing liquid. For the positive electrode and the negative electrode, a base material (ITO substrate) having a conductive surface made of ITO (indium tin oxide) was used. Then, a direct current was applied between the positive electrode and the negative electrode at a current density of 5.0 μA cm- 2 for 45 seconds to perform electrophoresis of the solid electrolyte precursor. The negative electrodes that had passed the above migration time were each pulled up from the migration tank and then air-dried. As a result, a solid electrolyte layer formed on the conductive surface of the ITO substrate was obtained.

極性溶媒(非プロトン性)である炭酸エチレン(誘電率90)、炭酸プロピレン(誘電率65)、アセトニトリル(誘電率37.5)をそれぞれ準備し、上記得られた固体電解質層を浸漬したところ、瞬時に溶解した。 Ethylene carbonate (dielectric constant 90), propylene carbonate (dielectric constant 65), and acetonitrile (dielectric constant 37.5), which are polar solvents (aprotic), were prepared, and the above-mentioned solid electrolyte layer was immersed in the obtained solid electrolyte layer. Dissolved instantly.

本発明の電極及びその製造方法並びに全固体型リチウムイオン電池は、パソコン、カメラ等の家電製品や、携帯電話機等の携帯型電子機器又は通信機器、パワーツール等の電動工具等の電源、更には、電気自動車(EV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)等に搭載される大型電池、及び、これを構成する電極として好適である。 The electrode of the present invention, its manufacturing method, and an all-solid-state lithium-ion battery can be used as a power source for home appliances such as personal computers and cameras, portable electronic devices such as mobile phones or communication devices, and electric tools such as power tools. , A large battery mounted on an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), etc., and an electrode constituting the large battery.

1:全固体型リチウムイオン電池
2、2a、2b:電極
3:固体電解質体
21:活物質層
22:固体電解質層
25:基材
51:基材
52、521、522:粒子
251:導電性表面
1: All-solid-state lithium-ion battery 2, 2a, 2b: Electrode 3: Solid electrolyte 21: Active material layer 22: Solid electrolyte layer 25: Base material 51: Base material 52, 521, 522: Particles 251: Conductive surface

Claims (14)

一対の電極間に固体電解質体が配置された構造を有する全固体型リチウムイオン電池に用いられる前記電極において、
活物質を主成分とする活物質層と、
固体電解質を主成分とする固体電解質層とを備え、
前記活物質層は、イオン交換基を有する樹脂であって該イオン交換基の全部または一部に前記固体電解質又はその前駆体の貧溶媒で且つ非プロトン性溶媒中で電離する第一の対イオンがイオン結合したイオン交換樹脂を含んでいることを特徴とする電極。
In the electrode used for an all-solid-state lithium-ion battery having a structure in which a solid electrolyte is arranged between a pair of electrodes.
An active material layer whose main component is an active material,
It is provided with a solid electrolyte layer containing a solid electrolyte as a main component.
The active material layer is a resin having an ion exchange group, and the first pair ion that ionizes all or part of the ion exchange group in a poor solvent of the solid electrolyte or its precursor and in an aprotonic solvent. An electrode characterized by containing an ion-bonded ion exchange resin.
前記活物質層に含まれる前記イオン交換樹脂は、前記イオン交換基として酸性基を有し該酸性基の全部または一部が有機オニウム塩の陽イオンを第一の対イオンとして備えたものであることを特徴とする請求項1に記載の電極。 The ion exchange resin contained in the active material layer has an acidic group as the ion exchange group, and all or a part of the acidic group includes a cation of an organic onium salt as a first counterion. The electrode according to claim 1. 前記イオン交換樹脂は、主鎖にスチレン由来の単位とオレフィン由来の単位とを有する重合体であり、前記酸性基はスルホン酸基またはスルホン酸由来の基であることを特徴とする請求項2に記載の電極。 The ion exchange resin is a polymer having a styrene-derived unit and an olefin-derived unit in the main chain, and the acidic group is a sulfonic acid group or a sulfonic acid-derived group. The electrode described. 前記有機オニウム塩は、第四級ホスホニウム塩であることを特徴とする請求項2又は3に記載の電極。 The electrode according to claim 2 or 3, wherein the organic onium salt is a quaternary phosphonium salt. 2層の前記活物質層の層間に、前記固体電解質層が介在された積層構造、及び、2層の前記固体電解質層の層間に前記活物質層が介在された積層構造、のうちの少なくとも一方の積層構造を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の電極。 At least one of a laminated structure in which the solid electrolyte layer is interposed between the layers of the two active material layers and a laminated structure in which the active material layer is interposed between the layers of the two solid electrolyte layers. The electrode according to any one of claims 1 to 4, wherein the electrode has a laminated structure of. 前記固体電解質が、硫化物系固体電解質であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の電極。 The electrode according to any one of claims 1 to 5, wherein the solid electrolyte is a sulfide-based solid electrolyte. 前記活物質は正極活物質であることを特徴とする請求項1乃至6のうちのいずれかに記載の電極。 The electrode according to any one of claims 1 to 6, wherein the active material is a positive electrode active material. 一対の電極間に固体電解質体が配置された構造を有する全固体型リチウムイオン電池に用いられる前記電極の製造方法であって、
活物質を含んだ活物質含有液中における電気泳動によって、前記活物質を堆積して活物質層を形成する第1堆積工程と、
固体電解質及び/又はその前駆体を含んだ固体電解質含有液中における電気泳動によって、前記固体電解質及び/又はその前駆体を堆積し、前記第1堆積工程で形成される前記活物質層に隣接する固体電解質層又はその前駆体層を形成する第2堆積工程とを備え、
前記第1堆積工程は、前記固体電解質層が形成された後に前記活物質層を形成する場合、前記固体電解質又はその前駆体の貧溶媒で且つ非プロトン性溶媒を分散媒とした活物質含有液において、当該分散媒中で電離する第一の対イオンを有するイオン交換樹脂が付着した状態で前記活物質を電気泳動することを特徴とする電極の製造方法。
A method for manufacturing the electrodes used in an all-solid-state lithium-ion battery having a structure in which a solid electrolyte is arranged between a pair of electrodes.
The first deposition step of depositing the active material to form an active material layer by electrophoresis in an active material-containing liquid containing the active material, and
The solid electrolyte and / or its precursor is deposited by electrophoresis in a solid electrolyte-containing liquid containing the solid electrolyte and / or its precursor, and is adjacent to the active material layer formed in the first deposition step. A second deposition step for forming the solid electrolyte layer or its precursor layer is provided.
In the first deposition step, when the active material layer is formed after the solid electrolyte layer is formed, the active material-containing liquid which is a poor solvent of the solid electrolyte or its precursor and uses an aprotonic solvent as a dispersion medium. A method for producing an electrode, wherein the active material is electrophoresed in a state where an ion exchange resin having a first counter ion ionized in the dispersion medium is attached.
前記第1堆積工程と前記第2堆積工程との少なくとも一方を複数回行い、前記活物質層と、前記固体電解質層又はその前駆体層とを、交互に積層することを特徴とする請求項8に記載の電極の製造方法。 8. Claim 8 is characterized in that at least one of the first deposition step and the second deposition step is performed a plurality of times, and the active material layer and the solid electrolyte layer or a precursor layer thereof are alternately laminated. The method for manufacturing an electrode according to. 前記活物質にイオン交換樹脂を付着させ、そのイオン交換基の対イオンの全部または一部を前記第一の対イオンにイオン交換する前処理工程を備え、
前記第1堆積工程は、前記前処理工程にてイオン交換されたイオン交換樹脂が付着した活物質を堆積させることを特徴とする請求項8又は9に記載の電極の製造方法。
A pretreatment step is provided in which an ion exchange resin is attached to the active material and all or part of the counterions of the ion exchange group are ion-exchanged with the first counterion.
The method for producing an electrode according to claim 8 or 9, wherein the first deposition step deposits an active material to which an ion exchange resin ion-exchanged in the pretreatment step is attached.
前記前処理工程は、スルホン酸基またはスルホン酸由来の基の対イオンを、有機オニウム塩のカチオンに交換するものであることを特徴とする請求項10に記載の電極の製造方法。 The method for producing an electrode according to claim 10, wherein the pretreatment step is for exchanging a counterion of a sulfonic acid group or a group derived from sulfonic acid with a cation of an organic onium salt. 前記イオン交換樹脂は、主鎖にスチレン由来の単位とオレフィン由来の単位とを有し、イオン交換基としてスルホン酸基またはスルホン酸由来の基を有する重合体であることを特徴とする請求項8乃至11のいずれかに記載の電極の製造方法。 8. The ion exchange resin is a polymer having a styrene-derived unit and an olefin-derived unit in the main chain and having a sulfonic acid group or a sulfonic acid-derived group as an ion exchange group. The method for producing an electrode according to any one of 11 to 11. 前記第1堆積工程で用いられる分散媒は、誘電率が15以下の溶媒であることを特徴とする請求項8乃至12のいずれかに記載の電極の製造方法。 The method for producing an electrode according to any one of claims 8 to 12, wherein the dispersion medium used in the first deposition step is a solvent having a dielectric constant of 15 or less. 請求項1乃至7のうちのいずれかに記載の電極を備えることを特徴とする全固体型リチウムイオン電池。 An all-solid-state lithium-ion battery comprising the electrode according to any one of claims 1 to 7.
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