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JP7622004B2 - Positive electrode, all-solid-state battery including the same, and method for producing the same - Google Patents
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Positive electrode, all-solid-state battery including the same, and method for producing the same Download PDF

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Description

本発明は、正極、それを備えた全固体電池、及び全固体電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a positive electrode, an all-solid-state battery including the positive electrode, and a method for manufacturing the all-solid-state battery.

全固体電池の電池性能を向上するために、種々の提案がなされている(例えば、特許文献1~7等)。全固体電池では、電極体が固体材料(活物質粒子、固体電解質、導電材等)で形成されているため、電池性能を向上するためには、固体材料同士が密着していることが重要である。 Various proposals have been made to improve the battery performance of all-solid-state batteries (e.g., Patent Documents 1 to 7, etc.). In all-solid-state batteries, the electrode body is formed from solid materials (active material particles, solid electrolyte, conductive material, etc.), so in order to improve battery performance, it is important that the solid materials are in close contact with each other.

特開2017-103060号公報JP 2017-103060 A 特開2015-099785号公報JP 2015-099785 A 国際公開第2011/010552号International Publication No. 2011/010552 特開2016-189339号公報JP 2016-189339 A 特開2017-068929号公報JP 2017-068929 A 特開2017-152347号公報JP 2017-152347 A 特開2017-220339号公報JP 2017-220339 A

正極活物質層は正極活物質粒子を用いて形成されるため、正極活物質粒子の間には微細な隙間が形成される。この隙間のイオン伝導性を向上することが電池性能の向上に繋がるが、当該隙間を固体電解質で埋め尽くすことは困難である。また、正極活物質粒子と固体電解質との接触界面を増加させるために正極活物質粒子の表面全体を固体電解質で被覆すると、正極活物質粒子と導電材との界面を形成することができなくなり、電極体を構成する固体材料によって複合的に界面を形成することが困難となる。 Because the positive electrode active material layer is formed using positive electrode active material particles, fine gaps are formed between the positive electrode active material particles. Improving the ionic conductivity of these gaps leads to improved battery performance, but it is difficult to completely fill these gaps with solid electrolyte. Furthermore, if the entire surface of the positive electrode active material particles is coated with solid electrolyte in order to increase the contact interface between the positive electrode active material particles and the solid electrolyte, it becomes impossible to form an interface between the positive electrode active material particles and the conductive material, making it difficult to form a composite interface using the solid material that constitutes the electrode body.

本開示の目的は、リチウム遷移金属酸化物の粒子の凝集体において、粒子の間に形成される隙間のイオン伝導性を向上することができる正極、それを備えた全固体電池、及び全固体電池の製造方法を提供することにある。 The objective of the present disclosure is to provide a positive electrode capable of improving the ionic conductivity of the gaps formed between particles in an aggregate of lithium transition metal oxide particles, an all-solid-state battery including the positive electrode, and a method for manufacturing the all-solid-state battery.

〔1〕 リチウム遷移金属酸化物の粒子の凝集体と、硫化物系の固体電解質とを含む正極活物質層を有し、
前記粒子の温度25℃における電子伝導度は、1.0×10-8S/cm以上であり、
前記凝集体の前記粒子の間に形成される0.2nm以上20nm以下の隙間内には、第1成分が存在し、
前記第1成分は、前記固体電解質に由来する第2成分を含む、正極。
〔2〕 前記第1成分は、遷移金属の原子濃度が3%以下であり、かつ、酸素の原子濃度が4%以下である、〔1〕に記載の正極。
〔3〕 前記第1成分は、リチウムの原子濃度が20%以上70%以下であり、硫黄の原子濃度が5%以上70%以下であり、かつ、リンの原子濃度が10%以下である、〔1〕又は〔2〕に記載の正極。
〔4〕 前記固体電解質は、アモルファス又は結晶質である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の正極。
〔5〕 前記固体電解質は、ハロゲン原子を含む、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の正極。
〔6〕 前記粒子は、層状岩塩型又はスピネル型の正極活物質である、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載の正極。
〔7〕 前記粒子の平均粒子径D50は、0.5μm以下である、〔1〕~〔6〕のいずれかに記載の正極。
〔8〕 〔1〕~〔7〕のいずれかに記載の正極、固体電解質層、及び負極をこの順に有する、全固体電池。
〔9〕 正極、固体電解質層、及び、負極活物質層を有する負極をこの順に有する積層体を備える全固体電池の製造方法であって、
リチウム遷移金属酸化物の粒子と、硫化物系の固体電解質とを含む正極合剤を用いて正極合剤層を形成する工程と、
前記正極合剤層、前記固体電解質層、及び、前記負極活物質層を形成するための負極合剤層を積層した合剤積層体を用いて、前記積層体を形成する工程と、を含み、
前記積層体を形成する工程は、前記合剤積層体の前記正極合剤層の電位が3.5V(vs.Li/Li)以上になるまで充電した後、2.0V(vs.Li/Li)以下になるまで放電する充放電サイクルを行う工程を含み、
前記粒子の温度25℃における電子伝導度は、1.0×10-8S/cm以上である、全固体電池の製造方法。
〔10〕 前記充放電サイクルを行う工程は、40℃以上100℃以下の温度条件下で行う、〔9〕に記載の全固体電池の製造方法。
〔11〕 前記正極合剤層は、前記粒子の凝集体を含み、
前記充放電サイクルを行う工程は、前記凝集体の前記粒子の間に形成される隙間のインピーダンスに、リチウムイオンの拡散を示す傾きが生じるまで、前記充放電サイクルを繰り返す、〔9〕又は〔10〕に記載の全固体電池の製造方法。
〔12〕 前記正極合剤は、さらに導電材を含む、〔9〕~〔11〕のいずれかに記載の全固体電池の製造方法。
[1] A positive electrode active material layer including an aggregate of lithium transition metal oxide particles and a sulfide-based solid electrolyte,
The particles have an electronic conductivity of 1.0×10 −8 S/cm or more at a temperature of 25° C.
a first component is present in gaps having a size of 0.2 nm or more and 20 nm or less formed between the particles of the aggregate;
The first component includes a second component derived from the solid electrolyte.
[2] The positive electrode according to [1], wherein the first component has an atomic concentration of a transition metal of 3% or less and an atomic concentration of oxygen of 4% or less.
[3] The positive electrode according to [1] or [2], wherein the first component has an atomic concentration of lithium of 20% or more and 70% or less, an atomic concentration of sulfur of 5% or more and 70% or less, and an atomic concentration of phosphorus of 10% or less.
[4] The positive electrode according to any one of [1] to [3], wherein the solid electrolyte is amorphous or crystalline.
[5] The positive electrode according to any one of [1] to [4], wherein the solid electrolyte contains a halogen atom.
[6] The positive electrode according to any one of [1] to [5], wherein the particles are a layered rock salt type or spinel type positive electrode active material.
[7] The positive electrode according to any one of [1] to [6], wherein the particles have an average particle diameter D50 of 0.5 μm or less.
[8] An all-solid-state battery comprising the positive electrode according to any one of [1] to [7], a solid electrolyte layer, and a negative electrode, in this order.
[9] A method for producing an all-solid-state battery including a laminate having, in this order, a positive electrode, a solid electrolyte layer, and a negative electrode having a negative electrode active material layer, comprising:
forming a positive electrode mixture layer using a positive electrode mixture containing lithium transition metal oxide particles and a sulfide-based solid electrolyte;
forming the laminate using a mixture laminate in which the positive electrode mixture layer, the solid electrolyte layer, and a negative electrode mixture layer for forming the negative electrode active material layer are laminated,
the step of forming the laminate includes a step of performing a charge-discharge cycle in which the potential of the positive electrode mixture layer of the mixture laminate is charged until it becomes 3.5 V (vs. Li/Li + ) or more, and then discharged until it becomes 2.0 V (vs. Li/Li + ) or less;
The particles have an electronic conductivity of 1.0×10 −8 S/cm or more at a temperature of 25° C.
[10] The method for producing an all-solid-state battery according to [9], wherein the charge-discharge cycle is performed under a temperature condition of 40° C. or higher and 100° C. or lower.
[11] The positive electrode mixture layer contains an aggregate of the particles,
The method for producing an all-solid-state battery according to [9] or [10], wherein the charge-discharge cycle is repeated until a gradient indicating diffusion of lithium ions appears in impedance of gaps formed between the particles of the aggregate.
[12] The method for producing an all-solid-state battery according to any one of [9] to [11], wherein the positive electrode mixture further contains a conductive material.

本開示によれば、リチウム遷移金属酸化物の粒子の凝集体において、粒子の間に形成される隙間のイオン伝導性を向上することができる全固体電池の正極、それを備えた全固体電池、及び全固体電池の製造方法を提供できる。 The present disclosure provides a positive electrode for an all-solid-state battery that can improve the ionic conductivity of the gaps formed between particles in an aggregate of lithium transition metal oxide particles, an all-solid-state battery including the positive electrode, and a method for manufacturing the all-solid-state battery.

活物質粒子の凝集体を構成する活物質粒子の界面について、充放電サイクル前に観察したHAADF画像である。1 is a HAADF image of an interface between active material particles constituting an aggregate of active material particles, observed before charge-discharge cycles. 活物質粒子の凝集体を構成する活物質粒子の界面について、充放電サイクル後に観察したHAADF画像である。1 is a HAADF image of an interface between active material particles constituting an aggregate of active material particles, observed after charge-discharge cycles. 正極合剤層を含む正極と参照電極との間のナイキストプロットである。1 is a Nyquist plot between a positive electrode including a positive electrode mixture layer and a reference electrode. 充放電サイクルにおける温度とサイクル数との関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between temperature and the number of cycles in a charge/discharge cycle.

(正極)
本実施形態の正極は、リチウム遷移金属酸化物の粒子(以下、「活物質粒子」ともいう。)の凝集体と、硫化物系の固体電解質とを含む正極活物質層を有する。活物質粒子の電子伝導度は1.0×10-8S/cm以上である。凝集体の活物質粒子の間には、0.2nm以上20nm以下の隙間(以下、「凝集体の隙間」ともいう。)が形成されている。凝集体の隙間には、第1成分が存在し、第1成分は、固体電解質に由来する第2成分を含む。
(Positive electrode)
The positive electrode of this embodiment has a positive electrode active material layer including an aggregate of lithium transition metal oxide particles (hereinafter also referred to as "active material particles") and a sulfide-based solid electrolyte. The active material particles have an electronic conductivity of 1.0×10 −8 S/cm or more. Gaps of 0.2 nm to 20 nm (hereinafter also referred to as "gaps in the aggregates") are formed between the active material particles of the aggregates. A first component is present in the gaps in the aggregates, and the first component includes a second component derived from the solid electrolyte.

凝集体の隙間は、上記のように0.2nm以上20nm以下であり、非常に小さい。一方、全固体電池に用いられる固体電解質は、サブミクロンサイズの固体である。そのため、凝集体の隙間には固体電解質が入りにくい。本開示の正極では、電子伝導度が上記の範囲内にある活物質粒子を用いることにより、後述する製造方法によって凝集体の隙間に固体電解質に由来する第2成分を入り込ませることができる。凝集体の隙間に第2成分が存在することにより、当該隙間内でリチウムイオンが拡散しやすくなり、正極活物質層のイオン伝導性が向上する。これにより、リチウムイオンの拡散抵抗が小さい正極を実現することができるため、全固体電池の電池性能を向上できることが期待できる。 The gaps between the aggregates are very small, between 0.2 nm and 20 nm, as described above. On the other hand, the solid electrolyte used in all-solid-state batteries is a submicron-sized solid. Therefore, the solid electrolyte does not easily enter the gaps between the aggregates. In the positive electrode of the present disclosure, by using active material particles having an electronic conductivity within the above range, a second component derived from the solid electrolyte can be inserted into the gaps between the aggregates by the manufacturing method described below. The presence of the second component in the gaps between the aggregates makes it easier for lithium ions to diffuse within the gaps, improving the ionic conductivity of the positive electrode active material layer. This makes it possible to realize a positive electrode with a small diffusion resistance of lithium ions, which is expected to improve the battery performance of the all-solid-state battery.

活物質粒子は、一次粒子である。活物質粒子の一次粒子としての平均粒子径D50は、0.5μm以下であることが好ましいが、これに限定されない。活物質粒子の上記平均粒子径D50は、例えば0.01μm以上5μm以下であり、好ましくは0.05μm以上1μm以下であり、より好ましくは0.05μm以上0.5μm以下である。活物質粒子は、平均粒子径D50が小さくなるほど凝集しやすい傾向にあるが、本実施形態の正極では、凝集体の0.2nm以上20nm以下という隙間にも第2成分を存在させることができる。そのため、平均粒子径D50の小さい活物質粒子を用いて形成された正極活物質層においてもイオン伝導性を向上させることができる。本明細書における平均粒子径D50は、体積基準の粒度分布において粒子径が小さい方からの頻度の累積が50%になる粒子径であり、レーザ回折・散乱法により測定することができる。 The active material particles are primary particles. The average particle diameter D50 of the active material particles as primary particles is preferably 0.5 μm or less, but is not limited thereto. The average particle diameter D50 of the active material particles is, for example, 0.01 μm or more and 5 μm or less, preferably 0.05 μm or more and 1 μm or less, and more preferably 0.05 μm or more and 0.5 μm or less. The smaller the average particle diameter D50 of the active material particles, the more likely they are to aggregate. In the positive electrode of this embodiment, the second component can be present in the gaps of the aggregates, which are 0.2 nm or more and 20 nm or less. Therefore, the ion conductivity can be improved even in the positive electrode active material layer formed using active material particles with a small average particle diameter D50. The average particle diameter D50 in this specification is the particle diameter at which the cumulative frequency from the small particle diameter side in the volume-based particle size distribution is 50%, and can be measured by a laser diffraction/scattering method.

活物質粒子は、正極活物質として用いられる活物質であり、リチウム元素及び遷移金属元素を含む酸化物である。活物質粒子は、上記した電子伝導度を満たすリチウム遷移金属酸化物の粒子であれば特に限定されない。活物質粒子は、遷移金属元素としてNi、Co、及びMnからなる群より選ばれる1種以上を含むリチウム遷移金属酸化物を含むことが好ましい。このようなリチウム遷移金属酸化物としては、リチウムニッケル系複合酸化物、リチウムコバルト系複合酸化物、リチウムマンガン系複合酸化物、リチウムニッケルマンガン系複合酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン系複合酸化物、及びリチウムニッケルコバルトアルミニウム系複合酸化物から選ばれる1種以上が挙げられる。 The active material particles are an active material used as a positive electrode active material, and are oxides containing lithium and transition metal elements. The active material particles are not particularly limited as long as they are lithium transition metal oxide particles that satisfy the above-mentioned electronic conductivity. The active material particles preferably contain a lithium transition metal oxide containing one or more transition metal elements selected from the group consisting of Ni, Co, and Mn. Examples of such lithium transition metal oxides include one or more selected from lithium nickel composite oxides, lithium cobalt composite oxides, lithium manganese composite oxides, lithium nickel manganese composite oxides, lithium nickel cobalt manganese composite oxides, and lithium nickel cobalt aluminum composite oxides.

活物質粒子は、層状岩塩型又はスピネル型の正極活物質であることが好ましい。正極活物質層には、これらの活物質からなる活物質粒子が1種含まれていればよく、2種以上が含まれていてもよい。層状岩塩型の正極活物質としては、LiCoO、LiMnO、LiNiO、LiVO、LiNiCoMnO、LiNi1/3Co1/3Mn1/3等が挙げられる。スピネル型の正極活物質としては、LiMn、Li(Ni0.5Mn1.5)O等が挙げられる。 The active material particles are preferably layered rock salt type or spinel type positive electrode active material. The positive electrode active material layer may contain one type of active material particles made of these active materials, or may contain two or more types. Examples of layered rock salt type positive electrode active materials include LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiNiO 2 , LiVO 2 , LiNiCoMnO 2 , LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , etc. Examples of spinel type positive electrode active materials include LiMn 2 O 4 , Li(Ni 0.5 Mn 1.5 )O 4 , etc.

活物質粒子の温度25℃における電子伝導度は、好ましくは1.0×10-7S/cm以上であり、より好ましくは1.0×10-6S/cm以上であり、さらに好ましくは1.0×10-5S/cm以上であり、通常1.0×10-1S/cm以下である。活物質粒子の電子伝導度が大きいほど、後述する製造方法により凝集体の隙間に第2成分を効率的に入り込ませることができるため、好ましい。 The electronic conductivity of the active material particles at a temperature of 25° C. is preferably 1.0×10 −7 S/cm or more, more preferably 1.0×10 −6 S/cm or more, and even more preferably 1.0×10 −5 S/cm or more, and is usually 1.0×10 −1 S/cm or less. The higher the electronic conductivity of the active material particles, the more efficiently the second component can be introduced into the gaps in the aggregates by the production method described below, which is preferable.

活物質粒子の電子伝導度は、測定用に作製したペレットについて、粉体抵抗測定システムを用い、温度25℃の条件下で圧力を変えながら、ペレットの抵抗及び厚みを測定し、測定した抵抗と厚みとの積の逆数(電子伝導度=1/(抵抗×厚み))として算出する。この方法で算出した活物質粒子の電子伝導度の一例を次に示す。
LiNiCoMnOからなる活物質粒子の電子伝導度:6.4×10-3S/cm
LiCoOからなる活物質粒子の電子伝導度:1.5×10-4S/cm
LiMnからなる活物質粒子の電子伝導度:1.2×10-6S/cm
The electronic conductivity of the active material particles is calculated as the reciprocal of the product of the measured resistance and thickness (electronic conductivity = 1/(resistance x thickness)) by measuring the resistance and thickness of a pellet prepared for measurement using a powder resistance measurement system while changing the pressure under conditions of a temperature of 25°C. An example of the electronic conductivity of the active material particles calculated by this method is shown below.
Electronic conductivity of active material particles made of LiNiCoMnO2: 6.4× 10-3 S/cm
Electronic conductivity of active material particles made of LiCoO2 : 1.5×10 −4 S/cm
Electronic conductivity of active material particles made of LiMn 2 O 4 : 1.2×10 −6 S/cm

正極活物質層は、活物質粒子の凝集体によって形成された領域と、固体電解質によって形成された領域とを含み、これらが混在した状態となっている。活物質粒子の凝集体は、一次粒子である活物質粒子が凝集したものであり、いわゆる二次粒子と呼ばれるものである。凝集体は、上記したように、活物質粒子の間に0.2nm以上20nm以下の隙間(凝集体の隙間)を有する。 The positive electrode active material layer includes a region formed by an aggregate of active material particles and a region formed by a solid electrolyte, and these are in a mixed state. The aggregate of active material particles is an aggregate of active material particles, which are primary particles, and is so-called secondary particles. As described above, the aggregate has gaps (gaps in the aggregate) between the active material particles of 0.2 nm or more and 20 nm or less.

凝集体の隙間は、正極活物質層の断面において、凝集体を構成する活物質粒子の間に存在し、2以上の活物質粒子に取り囲まれた細孔状の空間である。当該空間には、上記の固体電解質によって形成された領域に含まれる固体電解質と、凝集体の領域内に存在する活物質粒子とによって形成される空間は含まない。本明細書において、凝集体の隙間は、透過電子顕微鏡(TEM)等の電子顕微鏡を用いて、正極活物質層の断面において、凝集体を構成する活物質粒子の界面を観察することによって確認する。なお、凝集体の隙間は、水銀圧入法等の細孔分布を分析する方法によって確認することもできる。凝集体の隙間の距離は、当該隙間を形成する活物質粒子(隙間を取り囲む活物質粒子)の間の距離のうちの最も小さい距離をいう。 The gaps in the aggregate are pore-like spaces that exist between the active material particles that make up the aggregate in the cross section of the positive electrode active material layer and are surrounded by two or more active material particles. The spaces do not include spaces formed by the solid electrolyte contained in the region formed by the solid electrolyte and the active material particles that exist in the region of the aggregate. In this specification, the gaps in the aggregate are confirmed by observing the interface of the active material particles that make up the aggregate in the cross section of the positive electrode active material layer using an electron microscope such as a transmission electron microscope (TEM). The gaps in the aggregate can also be confirmed by a method of analyzing the pore distribution, such as mercury intrusion porosimetry. The distance of the gaps in the aggregate refers to the smallest distance among the distances between the active material particles that form the gaps (active material particles that surround the gaps).

凝集体の隙間には、当該隙間に入り込んだ第1成分が存在し、第1成分には、硫化物系の固体電解質に由来する第2成分が含まれる。第1成分は、凝集体の隙間に存在する成分をいい、第2成分が含まれるとは、固体電解質に含まれる原子と同じ原子を含むことをいう。第2成分は、固体電解質の分解物であってもよい。第1成分には、第2成分以外の成分が含まれていてもよいが、活物質粒子に由来する成分は含まれていないか、又は、その含有量が小さいことが好ましい。凝集体の隙間に入り込んだ第1成分は、多層構造ではなく、単層構造を形成していることが好ましい。 A first component is present in the gaps of the aggregates, and the first component contains a second component derived from a sulfide-based solid electrolyte. The first component refers to a component present in the gaps of the aggregates, and containing the second component means containing the same atoms as those contained in the solid electrolyte. The second component may be a decomposition product of the solid electrolyte. The first component may contain components other than the second component, but it is preferable that the first component does not contain any components derived from the active material particles, or that the content of such components is small. It is preferable that the first component that has entered the gaps of the aggregates forms a single-layer structure rather than a multi-layer structure.

第2成分に含まれる原子としては、例えば、リチウム、硫黄、及びリンが挙げられる。第1成分は、第2成分以外の原子として、酸素及び遷移金属等を含んでいてもよい。 Examples of atoms contained in the second component include lithium, sulfur, and phosphorus. The first component may contain oxygen, transition metals, and the like as atoms other than the second component.

第1成分に含まれる遷移金属の原子濃度は、好ましくは3%以下であり、2%以下であってもよく、より好ましくは1%以下である。第1成分に含まれる酸素の原子濃度は、好ましくは4%以下であり、3%以下であってもよく、より好ましくは2%以下である。原子濃度[%]は、第1成分中に含まれる原子の総量に対する該当する原子の数である。 The atomic concentration of the transition metal contained in the first component is preferably 3% or less, may be 2% or less, and more preferably 1% or less. The atomic concentration of oxygen contained in the first component is preferably 4% or less, may be 3% or less, and more preferably 2% or less. The atomic concentration [%] is the number of the corresponding atoms relative to the total amount of atoms contained in the first component.

第1成分に含まれるリチウムの原子濃度は、20%以上70%以下であることが好ましく、30%以上60%以下であってもよい。第1成分に含まれる硫黄の原子濃度は、5%以上70%以下であることが好ましく、10%以上60%以下であってもよい。第1成分に含まれるリンの原子濃度は10%以下であることが好ましく、9%以下であってもよく、好ましくは8%以下であり、また、1%以上であってもよい。第1成分の上記含有量のリチウム、硫黄、及びリンは、第2成分を構成することができる。 The atomic concentration of lithium contained in the first component is preferably 20% or more and 70% or less, and may be 30% or more and 60% or less. The atomic concentration of sulfur contained in the first component is preferably 5% or more and 70% or less, and may be 10% or more and 60% or less. The atomic concentration of phosphorus contained in the first component is preferably 10% or less, and may be 9% or less, preferably 8% or less, and may be 1% or more. The lithium, sulfur, and phosphorus in the above contents of the first component can constitute the second component.

本明細書において、凝集体の隙間内の第1成分の組成は、TEMを用いたエネルギー分散型X線分光法(TEM-EDX)による元素分析によって得た値とする。TEM-EDXによる元素分析において、観察対象部分よりもビーム径が大きくなる場合は、測定値から活物質粒子に由来する組成を差し引いて、凝集体の隙間内の組成を決定すればよい。 In this specification, the composition of the first component in the gaps between the aggregates is a value obtained by elemental analysis using energy dispersive X-ray spectroscopy (TEM-EDX) with a TEM. In elemental analysis using TEM-EDX, if the beam diameter is larger than the area to be observed, the composition in the gaps between the aggregates can be determined by subtracting the composition derived from the active material particles from the measured value.

なお、凝集体の隙間内に存在する第1成分の組成は、X線光電子分光法(XPS)等の表面分析によって行うこともできる。XPSによる表面分析において、リチウム原子の含有量は2V以下の放電状態で分析してもよく、硫黄の価数を確認して電荷バランスから算出してもよい。 The composition of the first component present in the gaps of the aggregates can also be determined by surface analysis such as X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In surface analysis using XPS, the content of lithium atoms can be analyzed in a discharged state of 2 V or less, or the valence of sulfur can be confirmed and calculated from the charge balance.

後述する製造方法の充放電サイクルで生じる酸化還元反応から、凝集体の隙間内に存在する第1成分は、概ね第2成分であると考えられ、活物質粒子に由来する成分はほとんど含まれないと考えられる。凝集体の隙間内の第1成分を上記の分析方法によって観察した場合、活物質粒子の影響を受けることが避けられないため、第1成分中に、活物質粒子に由来する遷移金属及び酸素が微量に検出されると考えられる。 From the redox reaction that occurs during the charge/discharge cycle of the manufacturing method described below, it is believed that the first component present in the gaps between the aggregates is mostly the second component, and contains almost no components derived from the active material particles. When the first component in the gaps between the aggregates is observed using the above analysis method, it is unavoidably affected by the active material particles, and therefore it is believed that trace amounts of transition metals and oxygen derived from the active material particles are detected in the first component.

正極活物質層は、上記のように固体電解質によって形成された領域を含む。当該領域を構成する固体電解質は、硫化物系の固体電解質であり、リチウム原子及び硫黄原子を含み、さらにリン原子を含んでいてもよい。固体電解質は、ハロゲン原子を含むことが好ましい。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられるが、臭素原子又はヨウ素原子であることが好ましい。固体電解質がハロゲン原子を含むことにより、固体電解質のイオン伝導性を向上し、後述する製造方法によって固体電解質の酸化還元反応を生じさせやすくなる。 The positive electrode active material layer includes a region formed by a solid electrolyte as described above. The solid electrolyte constituting the region is a sulfide-based solid electrolyte, and includes lithium atoms and sulfur atoms, and may further include phosphorus atoms. The solid electrolyte preferably includes a halogen atom. Examples of halogen atoms include fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms, and iodine atoms, and bromine atoms or iodine atoms are preferred. By including halogen atoms in the solid electrolyte, the ionic conductivity of the solid electrolyte is improved, and the redox reaction of the solid electrolyte is more easily caused by the manufacturing method described below.

固体電解質に含まれるリチウムの原子濃度は、20%以上70%以下であることが好ましく、30%以上60%以下であってもよい。固体電解質に含まれる硫黄の原子濃度は、5%以上70%以下であることが好ましく、10%以上60%以下であってもよい。固体電解質に含まれるリンの原子濃度は10%以下であることが好ましく、9%以下であってもよく、好ましくは8%以下であり、また、1%以上であってもよい。 The atomic concentration of lithium contained in the solid electrolyte is preferably 20% or more and 70% or less, and may be 30% or more and 60% or less. The atomic concentration of sulfur contained in the solid electrolyte is preferably 5% or more and 70% or less, and may be 10% or more and 60% or less. The atomic concentration of phosphorus contained in the solid electrolyte is preferably 10% or less, and may be 9% or less, preferably 8% or less, and may be 1% or more.

上記固体電解質としては、LiS-P、LiS-P-LiI、LiS-P-LiO、LiS-P-LiO-LiI、LiS-SiS、LiS-SiS-LiI、LiS-SiS-LiBr、LiS-SiS-LiCl、LiS-SiS-B-LiI、LiS-SiS-P-LiI、LiS-B、LiS-P-Z(m及びnは、正の数を表し、Zは、Ge、Zn及びGaのうちのいずれかを表す。)、LiS-GeS、LiS-SiS-LiPO、LiS-SiS-LiMO(x及びyは、正の数を表し、Mは、P、Si、Ge、B、Al、Ga及びInのうちのいずれかを表す。)等を挙げられる。なお、上記「LiS-P」の記載は、LiS及びPを含む原料組成物を用いて形成された硫化物系の固体電解質材料を意味し、他の記載についても同様である。 Examples of the solid electrolytes include Li 2 S-P 2 S 5 , Li 2 S-P 2 S 5 -LiI, Li 2 S-P 2 S 5 -Li 2 O, and Li 2 S-P 2 S 5 -Li 2 O-LiI, Li 2 S-SiS 2 , Li 2 S-SiS 2 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -LiBr, Li 2 S-SiS 2 -LiCl, Li 2 S-SiS 2 -B 2 S 3 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -P 2 S 5 -LiI, Li 2 SB 2 S 3 , Li 2 SP 2 S 5 -Z m S n (m and n are positive numbers, and Z is any one of Ge, Zn, and Ga), Li 2 S—GeS 2 , Li 2 S—SiS 2 —Li 3 PO 4 , Li 2 S—SiS 2 —Li x MO y (x and y are positive numbers, and M is any one of P, Si, Ge, B, Al, Ga, and In), etc. The above description of "Li 2 S-P 2 S 5 " means a sulfide-based solid electrolyte material formed using a raw material composition containing Li 2 S and P 2 S 5 , The same applies to the other descriptions.

固体電解質の温度25℃におけるイオン(リチウムイオン)伝導度は、1.0×10-5S/cm以上であってもよく、1.0×10-4S/cm以上であってもよい。固体電解質のイオン伝導度は、測定用に作製したペレットについて、温度25℃において交流インピーダンス測定を行って抵抗を測定し、測定された抵抗及びペレットの厚みとからイオン伝導度を算出することができる。 The ionic (lithium ion) conductivity of the solid electrolyte at a temperature of 25° C. may be 1.0×10 −5 S/cm or more, or may be 1.0×10 −4 S/cm or more. The ionic conductivity of the solid electrolyte can be calculated from the measured resistance and the thickness of the pellet by measuring the resistance of the pellet prepared for measurement by performing AC impedance measurement at a temperature of 25° C.

固体電解質は、好ましくはアモルファス(非晶質)又は結晶質である。本明細書においてアモルファスとは、X線回折(XRD)測定において、固体電解質のピークが観察されないこと、すなわち、結晶としての周期性が観察されず、いわゆるハローパターンが観察されることをいう。本明細書において結晶質とは、XRD測定において、固体電解質のピークが観察されることをいう。 The solid electrolyte is preferably amorphous or crystalline. In this specification, "amorphous" means that no peak of the solid electrolyte is observed in X-ray diffraction (XRD) measurement, i.e., no periodicity as a crystal is observed, and a so-called halo pattern is observed. In this specification, "crystalline" means that a peak of the solid electrolyte is observed in XRD measurement.

正極活物質層は、活物質粒子及び硫化物系の固体電解質に加えて、さらに導電材及びバインダのうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。 The positive electrode active material layer may further contain at least one of a conductive material and a binder in addition to the active material particles and the sulfide-based solid electrolyte.

正極活物質層が含んでいてもよい導電材としては、気相法炭素繊維(VGCF)、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ(CNT)、カーボンナノファイバー(CNF)等の炭素材料;ニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属;又はこれらの組み合わせが挙げられる。 Examples of conductive materials that may be contained in the positive electrode active material layer include carbon materials such as vapor grown carbon fiber (VGCF), acetylene black, ketjen black, carbon nanotubes (CNT), and carbon nanofibers (CNF); metals such as nickel, aluminum, and stainless steel; or combinations thereof.

正極活物質層が含んでいてもよいバインダとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、ポリアミドイミド(PAI)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ニトリル-ブタジエンゴム(NBR)、スチレン-エチレン-ブチレン-スチレンブロック共重合体(SEBS)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、又はこれらの組み合わせ等が挙げられる。 Examples of binders that may be included in the positive electrode active material layer include polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyimide (PI), polyamide (PA), polyamideimide (PAI), butadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), nitrile-butadiene rubber (NBR), styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer (SEBS), carboxymethyl cellulose (CMC), or combinations thereof.

(全固体電池)
本実施形態の全固体電池は、正極、固体電解質層、及び負極をこの順に有する。正極は、上記したものが挙げられる。上記した正極の正極活物質層では、凝集体の隙間に、硫化物系の固体電解質に由来する第2成分が存在している。そのため、凝集体の隙間内でリチウムイオンが拡散しやすくなり、正極活物質層のイオン伝導性を向上できる。これにより、本実施形態の全固体電池は、リチウムイオンの拡散抵抗が小さい正極を実現でき、電池性能を向上できることが期待できる。
(All-solid-state battery)
The all-solid-state battery of this embodiment has a positive electrode, a solid electrolyte layer, and a negative electrode in this order. The positive electrode may be any of those described above. In the positive electrode active material layer of the positive electrode described above, a second component derived from a sulfide-based solid electrolyte is present in the gaps of the aggregates. Therefore, lithium ions are easily diffused in the gaps of the aggregates, and the ion conductivity of the positive electrode active material layer can be improved. As a result, the all-solid-state battery of this embodiment can realize a positive electrode with a small diffusion resistance of lithium ions, and it is expected that the battery performance can be improved.

固体電解質層は、固体電解質を含む。固体電解質としては、硫化物系の固体電解質が挙げられ、上記で説明したものを用いることができる。固体電解質層に含まれる硫化物系の固体電解質は、正極の正極活物質層に含まれる硫化物系の固体電解質と同じであってもよく、異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。 The solid electrolyte layer includes a solid electrolyte. Examples of the solid electrolyte include sulfide-based solid electrolytes, and those described above can be used. The sulfide-based solid electrolyte included in the solid electrolyte layer may be the same as or different from the sulfide-based solid electrolyte included in the positive electrode active material layer of the positive electrode, but it is preferable that they are the same.

負極は、負極活物質層を含むことができる。負極活物質層は、負極活物質を含み、さらに固体電解質、導電材、及びバインダのうちの1種以上を含んでいてもよい。負極活物質としては、メソカーボンマイクロビーズ、グラファイト、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン活物質;In、Al、Si、Sn等の金属活物質等が挙げられる。固体電解質としては、上記した硫化物系の固体電解質が挙げられる。負極活物質層に含まれる固体電解質は、固体電解質層を構成する固体電解質と同じであってもよく、異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。導電材及びバインダとしては、正極活物質層が含んでいてもよい導電材及びバインダとして説明したものが挙げられる。 The negative electrode may include a negative electrode active material layer. The negative electrode active material layer may include a negative electrode active material and may further include one or more of a solid electrolyte, a conductive material, and a binder. Examples of the negative electrode active material include carbon active materials such as mesocarbon microbeads, graphite, hard carbon, and soft carbon; and metal active materials such as In, Al, Si, and Sn. Examples of the solid electrolyte include the sulfide-based solid electrolyte described above. The solid electrolyte included in the negative electrode active material layer may be the same as or different from the solid electrolyte constituting the solid electrolyte layer, but is preferably the same. Examples of the conductive material and binder include the conductive material and binder that may be included in the positive electrode active material layer.

(全固体電池の製造方法)
本実施形態の製造方法は、正極、固体電解質層、及び、負極活物質層を有する負極をこの順に有する積層体を備える全固体電池の製造方法である。全固体電池の製造方法は、リチウム遷移金属酸化物の粒子(活物質粒子)と、硫化物系の固体電解質とを含む正極合剤を用いて正極合剤層を形成する工程と、正極合剤層、固体電解質層、及び、負極活物質層を形成するための負極合剤層を積層した合剤積層体を用いて、積層体を形成する工程と、を含む。積層体を形成する工程は、合剤積層体の正極合剤層の電位が3.5V(vs.Li/Li)以上になるまで充電し、2.0V(vs.Li/Li)以下になるまで放電する充放電サイクルを行う工程を含む。活物質粒子の電子伝導度は、1×10-8S/cm以上である。
(Method of manufacturing all-solid-state battery)
The manufacturing method of the present embodiment is a manufacturing method of an all-solid-state battery including a laminate having a positive electrode, a solid electrolyte layer, and a negative electrode having a negative electrode active material layer in this order. The manufacturing method of the all-solid-state battery includes a step of forming a positive electrode mixture layer using a positive electrode mixture containing lithium transition metal oxide particles (active material particles) and a sulfide-based solid electrolyte, and a step of forming a laminate using a mixture laminate in which the positive electrode mixture layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode mixture layer for forming the negative electrode active material layer are laminated. The step of forming the laminate includes a step of performing a charge-discharge cycle in which the positive electrode mixture layer of the mixture laminate is charged until the potential of the positive electrode mixture layer is 3.5 V (vs. Li/Li + ) or more and discharged until the potential is 2.0 V (vs. Li/Li + ) or less. The electronic conductivity of the active material particles is 1×10 −8 S/cm or more.

正極、固体電解質層、負極活物質層は、例えば、上記で説明したものが挙げられる。各工程で用いる活物質粒子及び硫化物系の固体電解質は、上記で説明したものを用いることができる。活物質粒子の電子伝導度も、上記で説明した範囲とすることができる。正極合剤は、さらに導電材を含んでいてもよい。負極合剤は、負極活物質を含み、さらに固体電解質及び導電材のうちの一方を含んでいてもよく、両方を含んでいてもよい。正極合剤及び負極合剤に含まれていてもよい導電材としては、上記で説明したものが挙げられる。 The positive electrode, solid electrolyte layer, and negative electrode active material layer may be, for example, those described above. The active material particles and sulfide-based solid electrolyte used in each step may be those described above. The electronic conductivity of the active material particles may also be within the range described above. The positive electrode mixture may further contain a conductive material. The negative electrode mixture includes a negative electrode active material, and may further contain one or both of a solid electrolyte and a conductive material. Examples of conductive materials that may be included in the positive electrode mixture and the negative electrode mixture include those described above.

正極合剤層を形成する工程は、例えば、活物質粒子及び固体電解質を混合して正極合剤を形成し、正極合剤を圧縮することによって正極合剤層を形成することができる。あるいは、分散媒を含む正極合剤を用い、これを塗布、乾燥、圧縮することによって正極合剤層を形成してもよく、分散媒を含む正極合剤を金属箔等に塗布し、乾燥して得られた粉末を圧縮して正極合剤層を形成してもよい。 The process of forming the positive electrode mixture layer can be carried out, for example, by mixing active material particles and a solid electrolyte to form a positive electrode mixture, and compressing the positive electrode mixture to form the positive electrode mixture layer. Alternatively, a positive electrode mixture containing a dispersion medium may be used, which is then coated, dried, and compressed to form the positive electrode mixture layer, or a positive electrode mixture containing a dispersion medium may be coated on a metal foil or the like, and the powder obtained by drying may be compressed to form the positive electrode mixture layer.

正極合剤中の活物質粒子及び固体電解質の含有量は特に制限されない。正極合剤は、活物質粒子と固体電解質とを体積比(活物質粒子:固体電解質)で、1:9~9:1の範囲で含んでもよく、2:8~8:2の範囲で含んでもよく、3:7~7:3の範囲で含んでもよい。 The content of the active material particles and solid electrolyte in the positive electrode mixture is not particularly limited. The positive electrode mixture may contain the active material particles and solid electrolyte in a volume ratio (active material particles:solid electrolyte) in the range of 1:9 to 9:1, in the range of 2:8 to 8:2, or in the range of 3:7 to 7:3.

固体電解質層及び負極合剤層についても、正極合剤層の形成方法と同様の方法によって形成することができる。 The solid electrolyte layer and the negative electrode mixture layer can be formed in the same manner as the positive electrode mixture layer.

積層体を形成する工程で用いる合剤積層体は、上記で得た正極合剤層、固体電解質層、及び負極合剤層を積層し、必要に応じてプレスすることにより形成することができる。 The composite laminate used in the process of forming the laminate can be formed by stacking the positive electrode composite layer, solid electrolyte layer, and negative electrode composite layer obtained above, and pressing them as necessary.

正極合剤層は電子伝導度が1×10-8S/cm以上である活物質粒子を含む。そのため、充放電サイクルを行うことにより、正極合剤層内の固体電解質の酸化還元反応が生じ、活物質粒子の表面で硫化物系の固体電解質が電気分解される。これにより、固体電解質に含まれるリチウムと硫黄とが反応しながら、活物質粒子の表面を伝って凝集体の隙間に入り込み、当該隙間に固体電解質に由来する第2成分が存在する正極活物質層が形成されると考えられる。これに対し、電気伝導度が1×10-8S/cm未満である活物質粒子を用いた場合には、充放電で活物質粒子からの電子供給が遅くなり、上記の固体電解質の反応は非常に緩やかになるため、上記のような凝集体の隙間に入り込む反応がほとんど起きないと考えられる。 The positive electrode mixture layer contains active material particles having an electronic conductivity of 1×10 −8 S/cm or more. Therefore, by performing a charge/discharge cycle, an oxidation-reduction reaction of the solid electrolyte in the positive electrode mixture layer occurs, and the sulfide-based solid electrolyte is electrolyzed on the surface of the active material particles. As a result, it is considered that the lithium and sulfur contained in the solid electrolyte react with each other and penetrate into the gaps of the aggregates along the surface of the active material particles, forming a positive electrode active material layer in which a second component derived from the solid electrolyte is present in the gaps. In contrast, when active material particles having an electrical conductivity of less than 1×10 −8 S/cm are used, the supply of electrons from the active material particles is slowed down during charge/discharge, and the reaction of the solid electrolyte is very slow, so it is considered that the reaction of penetrating into the gaps of the aggregates as described above hardly occurs.

充放電サイクルを行う工程での充電は、正極合剤層の電位が3.8V(vs.Li/Li)以上であってもよく、4.0V(vs.Li/Li)以上であってもよく、また、4.4V(vs.Li/Li)以下であってもよく、4.2V(vs.Li/Li)以下であってもよい。充放電サイクルを行う工程での放電は、正極合剤層の電位が1.9V(vs.Li/Li)以下であってもよく、1.8V(vs.Li/Li)以下であってもよく、また、1.5V(vs.Li/Li)以上であってもよく、1.6V(vs.Li/Li)以上であってもよい。充放電サイクルを行う工程での充電及び放電において、正極合剤層の電位が上記した範囲外となると、上記隙間に第2成分が存在する正極活物質層が形成されにくくなる傾向にある。 In the charging step of performing the charge-discharge cycle, the potential of the positive electrode mixture layer may be 3.8 V (vs. Li/Li + ) or more, 4.0 V (vs. Li/Li + ) or more, or 4.4 V (vs. Li/ Li + ) or less, or 4.2 V (vs. Li/Li + ) or less. In the discharging step of performing the charge-discharge cycle, the potential of the positive electrode mixture layer may be 1.9 V (vs. Li/Li + ) or less, 1.8 V (vs. Li/Li + ) or less, or 1.5 V (vs. Li/Li + ) or more, or 1.6 V (vs. Li/Li + ) or more. When the potential of the positive electrode mixture layer falls outside the above-mentioned range during charging and discharging in the charge-discharge cycle process, it tends to be difficult to form a positive electrode active material layer in which the second component is present in the gap.

充放電サイクルを行う工程では、合剤積層体に含まれる正極合剤層のインピーダンス測定を行い、正極合剤層を用いて構成される正極と参照電極との間のナイキストプロットによって、凝集体の隙間のインピーダンスを特定し、このインピーダンスにイオン(リチウムイオン)の拡散を示す傾きが生じるまで、充放電サイクルを繰り返すことが好ましい。この傾きは、これまでの全固体電池では、凝集体の隙間に固体電解質を入り込ませることができないために存在しないと考えられていた傾きである。なお、液体の電解質を用いた電池では、凝集体の隙間に液体の電解質が浸み込むことができるため、上記の傾きが確認される。 In the charge-discharge cycle process, it is preferable to measure the impedance of the positive electrode mixture layer contained in the mixture laminate, identify the impedance of the gaps in the aggregates by a Nyquist plot between a positive electrode formed using the positive electrode mixture layer and a reference electrode, and repeat the charge-discharge cycle until a slope indicating the diffusion of ions (lithium ions) appears in this impedance. This slope was previously thought to be absent in all-solid-state batteries because it was not possible to allow solid electrolyte to enter the gaps in the aggregates. However, in batteries using a liquid electrolyte, the liquid electrolyte can permeate the gaps in the aggregates, so the above slope is confirmed.

充放電サイクルを行う工程での充放電サイクルのサイクル数は、1サイクル以上であればよく、2サイクル以上であってもよく、5サイクル以上であってもよく、10サイクル以上であってもよい。充放電サイクル数は、通常150サイクル以下であり、120サイクル以下であってもよく、50サイクル以下であってもよく、10サイクル以下であってもよく、5サイクル以下であってもよい。上記サイクル数は、上記充電後に上記放電を行う充放電サイクルを1サイクルとしたときの充放電サイクルの繰返し回数である。充放電サイクルを行う工程での充電率(SOC)は、特に制限されない。 The number of charge/discharge cycles in the charge/discharge cycle process may be 1 or more, 2 or more, 5 or more, or 10 or more. The number of charge/discharge cycles is usually 150 or less, 120 or less, 50 or less, 10 or less, or 5 or less. The number of cycles is the number of times the charge/discharge cycle is repeated, with one charge/discharge cycle in which the above-mentioned discharge is performed after the above-mentioned charging. There are no particular limitations on the state of charge (SOC) in the charge/discharge cycle process.

積層体を形成する工程で行う上記充放電は、温度40℃以上100℃以下の条件下で行うことが好ましい。温度条件は、より好ましくは40℃以上80℃以下であり、50℃以上80℃以下であってもよい。上記の温度範囲で充放電を行うことにより、固体電解質に含まれるリチウムと硫黄との反応が促進されるため、凝集体の隙間に第2成分がより一層入り込みやすくなる。温度が100℃を超えると、活物質粒子と固体電解質とが反応して正極活物質層が劣化しやすくなる。 The charge and discharge performed in the process of forming the laminate is preferably performed under conditions of a temperature of 40°C or higher and 100°C or lower. The temperature condition is more preferably 40°C or higher and 80°C or lower, and may be 50°C or higher and 80°C or lower. By performing charge and discharge within the above temperature range, the reaction between the lithium and sulfur contained in the solid electrolyte is promoted, so that the second component is more likely to penetrate into the gaps in the aggregates. If the temperature exceeds 100°C, the active material particles and the solid electrolyte react with each other, and the positive electrode active material layer is more likely to deteriorate.

以下、実施例及び比較例を示して本開示をさらに具体的に説明する。
〔実施例1〕
(正極合剤の調製)
活物質粒子として、リチウムニッケルコバルトマンガン系複合酸化物の層状岩塩型の活物質(Ni:Co:Mn=0.80:0.05:0.15(原子比))の粒子(電子伝導度:6.4×10-3S/cm、凝集粒子の平均粒子径D50:10μm)を準備した。硫化物系の固体電解質として、LiSとPとをLiS:P=3:1(質量比)でボールミルで5時間混合することによって合成したLiS-P(イオン伝導度:3.0×10-3S/cm)を準備した。固体電解質は、アモルファス(非晶質)であった。上記で準備した活物質粒子、固体電解質、及び、導電材としての気相法炭素繊維(VGCF、昭和電工社製)を、活物質粒子:固体電解質:導電材=10:10:1(体積比)で混合し、正極合剤を調製した。
The present disclosure will be described more specifically below with reference to examples and comparative examples.
Example 1
(Preparation of Positive Electrode Mixture)
As the active material particles, particles (electronic conductivity: 6.4×10 −3 S/cm, average particle diameter D50 of aggregated particles: 10 μm) of layered rock salt type active material of lithium nickel cobalt manganese composite oxide (Ni:Co:Mn=0.80:0.05:0.15 (atomic ratio)) were prepared. As the sulfide-based solid electrolyte, Li 2 S-P 2 S 5 (ionic conductivity: 3.0×10 −3 S/cm) was prepared by mixing Li 2 S and P 2 S 5 in a ball mill at Li 2 S:P 2 S 5 = 3 :1 (mass ratio) for 5 hours. The solid electrolyte was amorphous. The active material particles, solid electrolyte, and vapor-grown carbon fiber (VGCF, manufactured by Showa Denko K.K.) as a conductive material prepared above were mixed in a volume ratio of active material particles:solid electrolyte:conductive material=10:10:1 to prepare a positive electrode mixture.

(負極合剤の調製)
負極活物質として天然黒鉛を準備した。負極活物質、固体電解質及び導電材を、負極活物質:固体電解質:導電材=30:20:1(体積比)で混合し、負極合剤を調製した。固体電解質及び導電材は、正極合剤に用いた固体電解質及び導電材を用いた。
(Preparation of negative electrode mixture)
Natural graphite was prepared as the negative electrode active material. The negative electrode active material, solid electrolyte, and conductive material were mixed in a ratio of negative electrode active material:solid electrolyte:conductive material=30:20:1 (volume ratio) to prepare a negative electrode mixture. The solid electrolyte and conductive material were the same as those used in the positive electrode mixture.

(全固体電池の作製)
上記で調製した正極合剤を用いて形成した正極合剤層、上記で用いた固体電解質を用いて形成した固体電解質層、及び上記で調製した負極合剤を用いて形成した負極合剤層を、この順に有する圧粉体のペレットを準備した。このペレットを400MPaの圧力でプレスして、合剤積層体を得た。得られた合剤積層体を用いて全固体電池の構造に組み立て、電流密度0.40~4mAcm-2、温度25℃~100℃の温度範囲で定電流充放電を行う充放電サイクルを行い、全固体電池を得た。充放電サイクルでは、正極合剤層の電位として、充電のカットオフ電圧が3.5V以上4.4V以下(vs.Li/Li)となり、放電のカットオフ電圧が1.0以上2.0V以下(vs.Li/Li)となるように設定した。充電のカットオフ電圧を4.2Vとして充放電サイクルを4サイクル行った後の初期放電容量は192mAhであり、100サイクル後の放電容量を初期放電容量で除して100を乗じて算出した容量維持率は97%であった。
(Fabrication of all-solid-state batteries)
A pellet of a compact having, in this order, a positive electrode mixture layer formed using the positive electrode mixture prepared above, a solid electrolyte layer formed using the solid electrolyte used above, and a negative electrode mixture layer formed using the negative electrode mixture prepared above was prepared. The pellet was pressed at a pressure of 400 MPa to obtain a mixture laminate. The obtained mixture laminate was used to assemble into an all-solid-state battery structure, and a charge-discharge cycle was performed in which constant current charging and discharging was performed at a current density of 0.40 to 4 mA cm -2 and a temperature range of 25°C to 100°C to obtain an all-solid-state battery. In the charge-discharge cycle, the potential of the positive electrode mixture layer was set so that the charge cut-off voltage was 3.5V to 4.4V (vs. Li/Li + ) and the discharge cut-off voltage was 1.0 to 2.0V (vs. Li/Li + ). After four charge-discharge cycles with a charge cutoff voltage of 4.2 V, the initial discharge capacity was 192 mAh, and the capacity retention rate calculated by dividing the discharge capacity after 100 cycles by the initial discharge capacity and multiplying the result by 100 was 97%.

(活物質粒子の界面の観察)
正極合剤層及び正極活物質層中の活物質粒子の凝集体を構成する活物質粒子の界面を高角散乱環状暗視野走査透過顕微鏡(HAADF-STEM)により観察した。結果を図1及び図2に示す。図1は、活物質粒子の凝集体を構成する活物質粒子の界面について、充放電サイクル前に観察したHAADF画像であり、図2は、活物質粒子の凝集体を構成する活物質粒子の界面について、充放電サイクル後に観察したHAADF画像である。図1と図2とを対比すると、充放電サイクル後には、凝集体を構成する活物質粒子の間に形成される0.2nm以上20nm以下の隙間に、第1成分が入り込んでいることが確認できた(図2の破線で囲む部分)。なお、図1及び図2内の記号及び数字は、観察のために便宜的に付したものである。
(Observation of the interface of active material particles)
The interface of the active material particles constituting the aggregate of the active material particles in the positive electrode mixture layer and the positive electrode active material layer was observed by a high-angle scattering annular dark field scanning transmission microscope (HAADF-STEM). The results are shown in FIG. 1 and FIG. 2. FIG. 1 is a HAADF image of the interface of the active material particles constituting the aggregate of the active material particles observed before the charge-discharge cycle, and FIG. 2 is a HAADF image of the interface of the active material particles constituting the aggregate of the active material particles observed after the charge-discharge cycle. Comparing FIG. 1 and FIG. 2, it was confirmed that the first component entered the gap of 0.2 nm or more and 20 nm or less formed between the active material particles constituting the aggregate after the charge-discharge cycle (part surrounded by a dashed line in FIG. 2). The symbols and numbers in FIG. 1 and FIG. 2 are given for the convenience of observation.

(隙間内の組成の分析)
上記で作製した全固体電池の正極活物質層中の凝集体の隙間(0.2nm以上20nm以下の隙間)に存在する第1成分の組成について、TEM-EDXを用いて定量分析を行った。定量分析の結果、いずれの全固体電池においても、第1成分は、リチウムの原子濃度が20%以上70%以下の範囲内にあり、硫黄の原子濃度が5%以上70%以下の範囲内にあり、リンの原子濃度が0%超8%以下の範囲内にあった。また、いずれの全固体電池においても、第1成分は、遷移金属の原子濃度が1%以下であり、酸素の原子濃度が3%以下であった。第1成分の組成から、凝集体の隙間に存在する第1成分には、固体電解質に由来する第2成分(リチウム、硫黄、リン)が含まれており、活物質粒子に由来する成分は僅かであることがわかった。
(Analysis of composition in gaps)
The composition of the first component present in the gaps (gaps of 0.2 nm to 20 nm) of the aggregates in the positive electrode active material layer of the all-solid-state battery prepared above was quantitatively analyzed using TEM-EDX. As a result of the quantitative analysis, in all the all-solid-state batteries, the first component had a lithium atomic concentration in the range of 20% to 70%, a sulfur atomic concentration in the range of 5% to 70%, and a phosphorus atomic concentration in the range of more than 0% to 8%. In addition, in all the all-solid-state batteries, the first component had a transition metal atomic concentration of 1% or less and an oxygen atomic concentration of 3% or less. From the composition of the first component, it was found that the first component present in the gaps of the aggregates contained the second component (lithium, sulfur, phosphorus) derived from the solid electrolyte, and the component derived from the active material particles was small.

(インピーダンス測定(1))
正極合剤層の電位として、充電のカットオフ電圧が4.2V(vs.Li/Li)となり、放電のカットオフ電圧が1.5V(vs.Li/Li)となるように設定し、充放電サイクルを行った。充放電サイクルのサイクル数及び充電率(SOC)を変えて、合剤積層体に含まれる正極合剤層のインピーダンス測定を行い、正極合剤層を用いて構成される正極と参照電極との間のナイキストプロットを行った。結果を図3に示す。正極合剤層中の凝集体の隙間のインピーダンスを特定したところ、図3の「Rion」で示す部分であった。図3から、2サイクルの充放電サイクルを行った後は、充放電サイクル数及び充電率に関わらず、「Rion」で示す部分の傾きがほぼ同じになり、凝集体の隙間内にリチウムイオンの拡散が生じていることがわかった。図3中の「RSE」で示す部分は、固体電解質間のインピーダンスを表し、「RCT」で示す部分は、活物質粒子間のインピーダンスを表し、「R」で示す部分は、活物質粒子内の拡散のインピーダンスを表す。
(Impedance Measurement (1))
The potential of the positive electrode mixture layer was set so that the charge cutoff voltage was 4.2 V (vs. Li/Li + ) and the discharge cutoff voltage was 1.5 V (vs. Li/Li + ), and a charge/discharge cycle was performed. The number of charge/discharge cycles and the charge rate (SOC) were changed to measure the impedance of the positive electrode mixture layer contained in the mixture laminate, and a Nyquist plot was performed between the positive electrode composed of the positive electrode mixture layer and the reference electrode. The results are shown in FIG. 3. When the impedance of the gap of the aggregate in the positive electrode mixture layer was specified, it was the part indicated by "R ion " in FIG. 3. From FIG. 3, it was found that after two charge/discharge cycles were performed, the slope of the part indicated by "R ion " became almost the same regardless of the number of charge/discharge cycles and the charge rate, and diffusion of lithium ions occurred in the gap of the aggregate. In FIG. 3, the portion indicated by "R SE " represents the impedance between the solid electrolyte, the portion indicated by "R CT " represents the impedance between the active material particles, and the portion indicated by "R W " represents the impedance of diffusion within the active material particles.

(インピーダンス測定(2))
温度25℃~100℃の温度範囲で、正極合剤層中の凝集体の隙間のインピーダンスにリチウムイオンの拡散を示す傾きが生じるまで、充放電サイクルを繰り返した。充放電サイクルの条件は、インピーダンス測定(1)での条件と同じ条件に設定した。結果を図4に示す。図4は、充放電サイクルの温度と、上記傾きが生じるまでに行った充放電サイクルのサイクル数との関係を示すグラフである。図4より、充放電サイクルを40℃以上100℃以下の条件下で行うことにより、凝集体の隙間に第2成分を効率よく入り込ませることができることがわかった。温度60℃で充放電サイクルを行った場合、4サイクルの充放電サイクルを行った後に、凝集体の隙間のインピーダンスにリチウムイオンの拡散を示す傾きが生じた。
(Impedance Measurement (2))
The charge-discharge cycle was repeated in the temperature range of 25°C to 100°C until a gradient indicating the diffusion of lithium ions was observed in the impedance of the gaps of the aggregates in the positive electrode mixture layer. The conditions of the charge-discharge cycle were set to the same conditions as those in the impedance measurement (1). The results are shown in FIG. 4. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the temperature of the charge-discharge cycle and the number of charge-discharge cycles performed until the above-mentioned gradient was observed. From FIG. 4, it was found that the second component can be efficiently introduced into the gaps of the aggregates by performing the charge-discharge cycle under conditions of 40°C or higher and 100°C or lower. When the charge-discharge cycle was performed at a temperature of 60°C, a gradient indicating the diffusion of lithium ions was observed in the impedance of the gaps of the aggregates after four charge-discharge cycles.

〔実施例2〕
(全固体電池の作製)
活物質粒子として層状岩塩型の活物質であるLiCoOの粒子(電子伝導度:1.5×10-4S/cm、凝集粒子の平均粒子径D50:8μm)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして全固体電池を得た。
Example 2
(Fabrication of all-solid-state batteries)
An all-solid-state battery was obtained in the same manner as in Example 1, except that particles of LiCoO 2 (electronic conductivity: 1.5×10 −4 S/cm, average particle diameter D50 of aggregated particles: 8 μm), which is a layered rock salt type active material, were used as the active material particles.

(隙間内の組成の分析)
上記で作製した全固体電池の正極活物質層中の凝集体の隙間(0.2nm以上20nm以下の隙間)に存在する第1成分の組成について、TEM-EDXを用いて定量分析を行った。定量分析の結果、いずれの全固体電池においても、第1成分は、リチウムの原子濃度が20%以上70%以下の範囲内にあり、硫黄の原子濃度が5%以上70%以下の範囲内にあり、リンの原子濃度が0%超10%以下での範囲内にあった。また、いずれの全固体電池においても、第1成分は、遷移金属の原子濃度が3%以下であり、酸素の原子濃度が4%以下であった。第1成分の組成から、凝集体の隙間に存在する第1成分には、固体電解質に由来する第2成分(リチウム、硫黄、リン)が含まれており、活物質粒子に由来する成分は僅かであることがわかった。
(Analysis of composition in gaps)
The composition of the first component present in the gaps (gaps of 0.2 nm or more and 20 nm or less) of the aggregates in the positive electrode active material layer of the all-solid-state battery prepared above was quantitatively analyzed using TEM-EDX. As a result of the quantitative analysis, in all the all-solid-state batteries, the first component had a lithium atomic concentration in the range of 20% or more and 70% or less, a sulfur atomic concentration in the range of 5% or more and 70% or less, and a phosphorus atomic concentration in the range of more than 0% and 10% or less. In addition, in all the all-solid-state batteries, the first component had a transition metal atomic concentration of 3% or less and an oxygen atomic concentration of 4% or less. From the composition of the first component, it was found that the first component present in the gaps of the aggregates contained the second component (lithium, sulfur, phosphorus) derived from the solid electrolyte, and the component derived from the active material particles was small.

(インピーダンス測定)
上記で得た全固体電池について、充電のカットオフ電圧4.4V(vs.Li/Li)に設定したこと以外は実施例1で行ったインピーダンス測定(2)の手順にしたがって、温度60℃で充放電サイクルを行った。20サイクルの充放電サイクルを行った後に、凝集体の隙間のインピーダンスにリチウムイオンの拡散を示す傾きが生じた。
(Impedance measurement)
The all-solid-state battery obtained above was subjected to charge-discharge cycles at a temperature of 60° C. in accordance with the procedure of impedance measurement (2) performed in Example 1, except that the charge cutoff voltage was set to 4.4 V (vs. Li/Li + ). After 20 charge-discharge cycles, a slope indicating the diffusion of lithium ions appeared in the impedance of the gaps in the aggregates.

〔実施例3〕
(全固体電池の作製)
活物質粒子としてスピネル型の活物質であるLiMnの粒子(電子伝導度:1.2×10-6S/cm、凝集粒子の平均粒子径D50:10μm)用いたこと以外は、実施例1と同様にして、合剤積層体を得た。得られた合剤積層体を用いて全固体電池の構造に組み立て、電流密度0.40~2mAcm-2、温度60℃の温度範囲で定電流充放電を行う充放電サイクルを行い、全固体電池を得た。充放電サイクルでは、正極合剤層の電位として、充電のカットオフ電圧を4.0V(vs.Li/Li)に設定し、放電のカットオフ電圧を1.0~2.0V(vs.Li/Li)に設定した。
Example 3
(Fabrication of all-solid-state batteries)
A mixture laminate was obtained in the same manner as in Example 1, except that particles of LiMn 2 O 4 (electronic conductivity: 1.2×10 −6 S/cm, average particle diameter D50 of aggregated particles: 10 μm), which is a spinel type active material, were used as the active material particles. The obtained mixture laminate was used to assemble into an all-solid-state battery structure, and a charge-discharge cycle was performed in which constant current charging and discharging was performed at a current density of 0.40 to 2 mA cm −2 and a temperature range of 60° C., to obtain an all-solid-state battery. In the charge-discharge cycle, the charge cut-off voltage was set to 4.0 V (vs. Li/Li + ) and the discharge cut-off voltage was set to 1.0 to 2.0 V (vs. Li/Li + ) as the potential of the positive electrode mixture layer.

(隙間内の組成の分析)
上記で作製した全固体電池の正極活物質層中の凝集体の隙間(0.2nm以上20nm以下の隙間)に存在する第1成分の組成について、TEM-EDXを用いて定量分析を行った。定量分析の結果、いずれの全固体電池においても、第1成分は、リチウムの原子濃度が20%以上70%以下の範囲内にあり、硫黄の原子濃度が5%以上70%以下の範囲内にあり、リンの原子濃度が0%超5%以下の範囲内にあった。また、いずれの全固体電池においても、第1成分は、遷移金属の原子濃度が1%以下であり、酸素の原子濃度が3%以下であった。第1成分の組成から、凝集体の隙間に存在する第1成分には、固体電解質に由来する第2成分(リチウム、硫黄、リン)が含まれており、活物質粒子に由来する成分は僅かであることがわかった。
(Analysis of composition in gaps)
The composition of the first component present in the gaps (gaps of 0.2 nm to 20 nm) of the aggregates in the positive electrode active material layer of the all-solid-state battery prepared above was quantitatively analyzed using TEM-EDX. As a result of the quantitative analysis, in all the all-solid-state batteries, the first component had a lithium atomic concentration in the range of 20% to 70%, a sulfur atomic concentration in the range of 5% to 70%, and a phosphorus atomic concentration in the range of more than 0% to 5%. In addition, in all the all-solid-state batteries, the first component had a transition metal atomic concentration of 1% or less and an oxygen atomic concentration of 3% or less. From the composition of the first component, it was found that the first component present in the gaps of the aggregates contained the second component (lithium, sulfur, phosphorus) derived from the solid electrolyte, and the component derived from the active material particles was small.

(インピーダンス測定)
上記で得た全固体電池について、充電のカットオフ電圧4.3V(vs.Li/Li)に設定したこと以外は実施例1で行ったインピーダンス測定(2)の手順にしたがって、温度60℃で充放電サイクルを行った。60サイクルの充放電サイクルを行った後に、凝集体の隙間のインピーダンスにリチウムイオンの拡散を示す傾きが生じた。
(Impedance measurement)
The all-solid-state battery obtained above was subjected to charge-discharge cycles at a temperature of 60° C. in accordance with the procedure of impedance measurement (2) performed in Example 1, except that the charge cutoff voltage was set to 4.3 V (vs. Li/Li + ). After 60 charge-discharge cycles, a slope indicating the diffusion of lithium ions appeared in the impedance of the gaps in the aggregates.

〔比較例1〕
(全固体電池の作製)
活物質粒子としてオリビン型活物質LiFePOの粒子(電子伝導度:1.1×10-9S/cm)用いたこと以外は、実施例1と同様にして全固体電池を得た。
Comparative Example 1
(Fabrication of all-solid-state batteries)
An all-solid-state battery was obtained in the same manner as in Example 1, except that particles of an olivine type active material LiFePO 4 (electronic conductivity: 1.1×10 −9 S/cm) were used as the active material particles.

(インピーダンス測定)
上記で得た全固体電池について、実施例1で行ったインピーダンス測定(2)の手順にしたがい温度60℃で充放電サイクルを行ったところ、凝集体の隙間のインピーダンスにリチウムイオンの拡散を示す傾きは、充放電サイクルを200サイクル行っても生じなかった。このことから、凝集体の隙間には、固体電解質に由来する第2成分が入り込んでいないと考えられる。
(Impedance measurement)
The all-solid-state battery obtained above was subjected to charge-discharge cycles at a temperature of 60° C. according to the procedure of impedance measurement (2) performed in Example 1. No gradient indicating diffusion of lithium ions was observed in the impedance of the gaps in the aggregates even after 200 charge-discharge cycles. This suggests that the second component derived from the solid electrolyte does not enter the gaps in the aggregates.

〔比較例2〕
(全固体電池の作製)
放電のカットオフ電圧を2.0以上3.5V未満(vs.Li/Li)となるように設定したこと以外は、実施例1と同様にして全固体電池を得た。充電のカットオフ電圧を3.0Vとして充放電サイクルを4サイクル行った後の初期放電容量は178mAhであり、100サイクル後の放電容量を初期放電容量で除して100を乗じて算出した容量維持率は97%であった。作成した全固体電池の正極活物質層中の凝集体の隙間には、固体電解質に由来する第2成分が生成していなかった。
Comparative Example 2
(Fabrication of all-solid-state batteries)
An all-solid-state battery was obtained in the same manner as in Example 1, except that the discharge cutoff voltage was set to 2.0 to less than 3.5 V (vs. Li/Li + ). After four charge-discharge cycles with a charge cutoff voltage of 3.0 V, the initial discharge capacity was 178 mAh, and the capacity retention rate calculated by dividing the discharge capacity after 100 cycles by the initial discharge capacity and multiplying the result by 100 was 97%. No second component derived from the solid electrolyte was generated in the gaps between the aggregates in the positive electrode active material layer of the produced all-solid-state battery.

今回開示された実施の形態及び実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments and examples disclosed herein should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present disclosure is indicated by the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

Claims (11)

リチウム遷移金属酸化物の一次粒子が凝集した二次粒子である凝集体と、硫化物系の固体電解質とを含む正極活物質層(但し、(i)炭化水素ポリマーセグメントを主鎖に有し、前記主鎖が、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、イミド結合、エーテル結合、及びカーボネート結合から選択される結合を少なくとも1つ含むポリマー、(ii)水素添加スチレンブタジエンゴム、又は(iii)アミノ基を末端官能基として有するブチレンゴムを含む正極活物質層を除く。)を有し、
前記一次粒子の温度25℃における電子伝導度は、1.0×10-8S/cm以上であり、
前記凝集体の前記一次粒子の間に形成される0.2nm以上20nm以下の隙間には、第1成分が存在し、
前記第1成分は、前記固体電解質に由来する第2成分を含む、正極。
a positive electrode active material layer including an aggregate that is a secondary particle formed by aggregating primary particles of a lithium transition metal oxide, and a sulfide-based solid electrolyte (excluding a positive electrode active material layer including (i) a polymer having a hydrocarbon polymer segment in a main chain, the main chain including at least one bond selected from an ester bond, an amide bond, a urethane bond, a urea bond, an imide bond, an ether bond, and a carbonate bond, (ii) a hydrogenated styrene butadiene rubber, or (iii) a butylene rubber having an amino group as a terminal functional group);
The primary particles have an electronic conductivity of 1.0×10 −8 S/cm or more at a temperature of 25° C.
a first component is present in gaps having a size of 0.2 nm or more and 20 nm or less formed between the primary particles of the aggregate;
The first component includes a second component derived from the solid electrolyte.
前記第1成分は、遷移金属の原子濃度が3%以下であり、かつ、酸素の原子濃度が4%以下である、請求項1に記載の正極。 The positive electrode according to claim 1, wherein the first component has a transition metal atomic concentration of 3% or less and an oxygen atomic concentration of 4% or less. 前記第1成分は、リチウムの原子濃度が20%以上70%以下であり、硫黄の原子濃度が5%以上70%以下であり、かつ、リンの原子濃度が10%以下である、請求項1に記載の正極。 The positive electrode according to claim 1, wherein the first component has an atomic concentration of lithium of 20% or more and 70% or less, an atomic concentration of sulfur of 5% or more and 70% or less, and an atomic concentration of phosphorus of 10% or less. 前記固体電解質は、アモルファス又は結晶質である、請求項1に記載の正極。 The positive electrode of claim 1, wherein the solid electrolyte is amorphous or crystalline. 前記固体電解質は、ハロゲン原子を含む、請求項1に記載の正極。 The positive electrode according to claim 1, wherein the solid electrolyte contains halogen atoms. 前記一次粒子は、層状岩塩型又はスピネル型の正極活物質である、請求項1に記載の正極。 The positive electrode according to claim 1, wherein the primary particles are a layered rock salt type or spinel type positive electrode active material. 前記一次粒子の平均粒子径D50は、0.5μm以下である、請求項1に記載の正極。 The positive electrode according to claim 1, wherein the average particle diameter D50 of the primary particles is 0.5 μm or less. 請求項1~7のいずれか1項に記載の正極、固体電解質層、及び負極をこの順に有する、全固体電池。 An all-solid-state battery having a positive electrode, a solid electrolyte layer, and a negative electrode according to any one of claims 1 to 7, in this order. 正極、固体電解質層、及び、負極活物質層を有する負極をこの順に有する積層体を備える全固体電池の製造方法であって、
リチウム遷移金属酸化物の一次粒子が凝集した二次粒子である凝集体と、硫化物系の固体電解質とを含む正極合剤を用いて正極合剤層(但し、(i)炭化水素ポリマーセグメントを主鎖に有し、前記主鎖が、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、イミド結合、エーテル結合、及びカーボネート結合から選択される結合を少なくとも1つ含むポリマー、(ii)水素添加スチレンブタジエンゴム、又は(iii)アミノ基を末端官能基として有するブチレンゴムを含む正極合剤層を除く。)を形成する工程と、
前記正極合剤層、前記固体電解質層、及び、前記負極活物質層を形成するための負極合剤層を積層した合剤積層体を用いて、前記積層体を形成する工程と、を含み、
前記積層体を形成する工程は、前記合剤積層体の前記正極合剤層の電位が3.5V(vs.Li/Li)以上になるまで充電した後、2.0V(vs.Li/Li)以下になるまで放電する充放電サイクルを行う工程を含み、
前記充放電サイクルを行う工程は、前記凝集体の前記一次粒子の間に形成される隙間のインピーダンスに、リチウムイオンの拡散を示す傾きが生じるまで、前記充放電サイクルを繰り返し、
前記一次粒子の温度25℃における電子伝導度は、1.0×10-8S/cm以上である、全固体電池の製造方法。
A method for producing an all-solid-state battery including a laminate having, in this order, a positive electrode, a solid electrolyte layer, and a negative electrode having a negative electrode active material layer, comprising:
forming a positive electrode mixture layer (excluding a positive electrode mixture layer including (i) a polymer having a hydrocarbon polymer segment in its main chain, the main chain including at least one bond selected from an ester bond, an amide bond, a urethane bond, a urea bond, an imide bond, an ether bond, and a carbonate bond, (ii) a hydrogenated styrene butadiene rubber, or (iii) a butylene rubber having an amino group as a terminal functional group) using a positive electrode mixture including an aggregate that is a secondary particle formed by aggregating primary particles of a lithium transition metal oxide and a sulfide-based solid electrolyte;
forming the laminate using a mixture laminate in which the positive electrode mixture layer, the solid electrolyte layer, and a negative electrode mixture layer for forming the negative electrode active material layer are laminated,
the step of forming the laminate includes a step of performing a charge-discharge cycle in which the potential of the positive electrode mixture layer of the mixture laminate is charged until it becomes 3.5 V (vs. Li/Li + ) or more, and then discharged until it becomes 2.0 V (vs. Li/Li + ) or less;
The step of performing the charge-discharge cycle includes repeating the charge-discharge cycle until a gradient indicating diffusion of lithium ions appears in impedance of gaps formed between the primary particles of the aggregate,
The method for producing an all-solid-state battery, wherein the primary particles have an electronic conductivity of 1.0×10 −8 S/cm or more at a temperature of 25° C.
前記充放電サイクルを行う工程は、40℃以上100℃以下の温度条件下で行う、請求項9に記載の全固体電池の製造方法。 The method for producing an all-solid-state battery according to claim 9, wherein the charge-discharge cycle is performed under a temperature condition of 40°C or higher and 100°C or lower. 前記正極合剤は、さらに導電材を含む、請求項9に記載の全固体電池の製造方法。
The method for producing an all-solid-state battery according to claim 9 , wherein the positive electrode mixture further contains a conductive material.
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