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JP7631912B2 - Method for manufacturing anode and method for manufacturing all-solid-state battery - Google Patents
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JP7631912B2 - Method for manufacturing anode and method for manufacturing all-solid-state battery - Google Patents

Method for manufacturing anode and method for manufacturing all-solid-state battery Download PDF

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Description

本開示は、負極の製造方法に関する。 This disclosure relates to a method for manufacturing a negative electrode.

全固体電池は、正極活物質層および負極活物質層の間に固体電解質層を有する電池であり、可燃性の有機溶媒を含む電解液を有する液系電池に比べて、安全装置の簡素化が図りやすいという利点を有する。 All-solid-state batteries are batteries that have a solid electrolyte layer between a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer, and have the advantage that safety devices can be simplified more easily than liquid batteries that have an electrolyte solution that contains a flammable organic solvent.

容量特性が良好な負極活物質として、Si系活物質が知られている。特許文献1には、負極活物質として、SiおよびSi合金からなる群より選ばれる少なくとも1種の材料を含む硫化物全固体電池用負極が開示されている。 Si-based active materials are known as negative electrode active materials with good capacity characteristics. Patent Document 1 discloses a negative electrode for a sulfide all-solid-state battery that contains at least one material selected from the group consisting of Si and Si alloys as the negative electrode active material.

また、全固体電池に関する技術ではないものの、特許文献2には、集電体と、チタン酸リチウムを含む第1層と、炭素材料を含む第2層とを有し、第1層の厚みTと、第2層の厚みTとの比T/Tが、0.15以上0.55以下である非水電解質二次電池用負極が開示されている。 Furthermore, although not a technology related to all-solid-state batteries, Patent Document 2 discloses a negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery, which has a current collector, a first layer containing lithium titanate, and a second layer containing a carbon material, in which the ratio T1 / T2 of the thickness T2 of the first layer to the thickness T1 of the second layer is 0.15 or more and 0.55 or less.

また、特許文献3には、固体電解質として、硫化物固体電解質およびハライド固体電解質を含有する全固体電池が開示されている。また、特許文献4には、電極活物質および電解液を含む電極活物質スラリーを集電体の表面に塗工して塗膜を形成する塗工工程を有する電池用電極の製造方法が開示されている。 Patent Document 3 discloses an all-solid-state battery that contains a sulfide solid electrolyte and a halide solid electrolyte as the solid electrolyte. Patent Document 4 discloses a method for manufacturing a battery electrode that includes a coating process in which an electrode active material slurry containing an electrode active material and an electrolyte is applied to the surface of a current collector to form a coating film.

特開2018-142431号公報JP 2018-142431 A 特開2014-199714号公報JP 2014-199714 A 国際公開第2019-135323号International Publication No. 2019-135323 特開2020-087863号公報JP 2020-087863 A

例えば短絡時に発生する発熱量を低減するために、負極集電体および負極活物質層の間に、後述するコート層を設けることが有効である。一方、例えば負極活物質層の端部が、コート層を介さずに負極集電体と導通すると、その部分が電子伝導パスとなり、コート層の発熱量低減機能が低下する。 For example, in order to reduce the amount of heat generated during a short circuit, it is effective to provide a coating layer, which will be described later, between the negative electrode current collector and the negative electrode active material layer. On the other hand, for example, if the end of the negative electrode active material layer is electrically connected to the negative electrode current collector without the coating layer, that part becomes an electronic conduction path, and the function of the coating layer to reduce the amount of heat generated is reduced.

本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、コート層の発熱量低減機能の低下を抑制した負極を得ることができる、負極の製造方法を提供することを主目的とする。 The present disclosure has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and has as its main objective the provision of a method for producing a negative electrode that can obtain a negative electrode in which the deterioration of the heat generation reducing function of the coating layer is suppressed.

上記課題を解決するために、本開示においては、全固体電池に用いられる負極の製造方法であって、負極集電体上に、第1活物質である酸化物活物質を含有する第1スラリーを塗工し、コート層を形成するコート層形成工程と、上記コート層上に、第2活物質を含有する第2スラリーを塗工し、負極活物質層を形成する負極活物質層形成工程と、を有し、上記コート層形成工程および負極活物質層形成工程において、(i)塗工幅方向における上記コート層の端部角度をθとし、上記負極活物質層の端部角度をθとした場合に、θ/θ>1であること、および、(ii)塗工幅方向における上記コート層の塗工だれ幅をWとし、上記負極活物質層の塗工だれ幅をWとした場合に、W/W≦0.97であること、を満たすように、上記コート層および上記負極活物質層を形成する、負極の製造方法を提供する。 In order to solve the above problems, the present disclosure provides a method for producing a negative electrode used in an all-solid-state battery, the method comprising: a coating layer forming step of coating a first slurry containing an oxide active material as a first active material onto a negative electrode current collector to form a coating layer; and a negative electrode active material layer forming step of coating a second slurry containing a second active material onto the coating layer to form a negative electrode active material layer, wherein in the coating layer forming step and the negative electrode active material layer forming step, the coating layer and the negative electrode active material layer are formed so as to satisfy: ( i) when an end angle of the coating layer in the coating width direction is θ1 and an end angle of the negative electrode active material layer is θ2, θ2 / θ1 >1; and (ii) when a coating sagging width of the coating layer in the coating width direction is W1 and a coating sagging width of the negative electrode active material layer is W2, W2 / W1 ≦0.97.

本開示によれば、(i)、(ii)を満たすように、コート層および負極活物質層を形成することで、コート層の発熱量低減機能の低下を抑制した負極が得られる。 According to the present disclosure, by forming the coating layer and the negative electrode active material layer so as to satisfy (i) and (ii), a negative electrode can be obtained in which the deterioration of the heat generation reducing function of the coating layer is suppressed.

上記開示においては、上記W/Wが、0.85≦W/Wであってもよい。 In the above disclosure, the W2 / W1 may be 0.85≦ W2 / W1 .

上記開示においては、上記負極の製造方法が、上記コート層および上記負極活物質層を、厚さ方向に沿ってプレスするプレス工程を有していてもよい。 In the above disclosure, the method for manufacturing the negative electrode may include a pressing step in which the coating layer and the negative electrode active material layer are pressed in the thickness direction.

上記開示においては、上記負極の製造方法が、上記コート層の端部および上記負極活物質層の端部を含む負極タブを形成する負極タブ形成工程を有していてもよい。 In the above disclosure, the method for manufacturing the negative electrode may include a negative electrode tab forming step of forming a negative electrode tab including an end of the coating layer and an end of the negative electrode active material layer.

上記開示においては、上記第1活物質が、チタン酸リチウムおよびニオブチタン系酸化物の少なくとも一方であってもよい。 In the above disclosure, the first active material may be at least one of lithium titanate and niobium titanium oxide.

上記開示においては、上記コート層が、導電材、固体電解質およびバインダーの少なくとも一つを含有していてもよい。 In the above disclosure, the coating layer may contain at least one of a conductive material, a solid electrolyte, and a binder.

上記開示においては、上記負極活物質層の厚さに対する上記コート層の厚さの割合が、3%以上13%以下であってもよい。 In the above disclosure, the ratio of the thickness of the coating layer to the thickness of the negative electrode active material layer may be 3% or more and 13% or less.

上記開示においては、上記第2活物質が、充電による全体膨張率が14%以上であってもよい。 In the above disclosure, the second active material may have an overall expansion rate upon charging of 14% or more.

上記開示においては、上記第2活物質が、Si系活物質であってもよい。 In the above disclosure, the second active material may be a Si-based active material.

また、本開示においては、上述した負極の製造方法により、負極を製造する負極製造工程を有する、全固体電池の製造方法を提供する。 The present disclosure also provides a method for producing an all-solid-state battery, which includes a negative electrode production process for producing a negative electrode by the above-mentioned negative electrode production method.

本開示によれば、上述した製造方法により負極を製造することで、コート層の発熱量低減機能の低下を抑制した負極を有する全固体電池が得られる。 According to the present disclosure, by producing a negative electrode using the above-mentioned manufacturing method, an all-solid-state battery having a negative electrode in which the deterioration of the heat generation reducing function of the coating layer is suppressed can be obtained.

本開示においては、コート層の発熱量低減機能の低下を抑制した負極を得ることができるという効果を奏する。 The present disclosure has the effect of providing a negative electrode that suppresses the deterioration of the heat generation reducing function of the coating layer.

本開示における負極の製造方法を例示する概略断面図である。1A to 1C are schematic cross-sectional views illustrating a method for producing a negative electrode in the present disclosure. 本開示における負極を例示する概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a negative electrode according to the present disclosure. 本開示における負極タブ形成工程を例示する概略平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view illustrating a negative electrode tab forming step in the present disclosure. 本開示における全固体電池を例示する概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating an all-solid-state battery according to the present disclosure. 実施例で作製した負極を例示する概略平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view illustrating a negative electrode prepared in an example. 実施例で作製した評価用サンプルを例示する概略平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view illustrating an evaluation sample prepared in the examples. 実施例1~4および比較例1~7で作製した評価用サンプルに対する抵抗測定結果である。1 shows the results of resistance measurement for evaluation samples prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 7. 実施例1~4および比較例1~7で作製した評価用サンプルに対する抵抗測定結果である。1 shows the results of resistance measurement for evaluation samples prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 7.

以下、本開示における負極の製造方法および全固体電池の製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。以下に示す各図は、模式的に示したものであり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。また、各図において、部材の断面を示すハッチングを適宜省略している。また、本明細書において、ある部材に対して他の部材を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」または「下に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある部材に接するように、直上または直下に他の部材を配置する場合と、ある部材の上方または下方に、別の部材を介して他の部材を配置する場合との両方を含む。 The manufacturing method of the negative electrode and the manufacturing method of the all-solid-state battery in the present disclosure will be described in detail below with reference to the drawings. Each of the figures shown below is a schematic illustration, and the size and shape of each part are appropriately exaggerated to facilitate understanding. In addition, hatching showing the cross section of a member is appropriately omitted in each of the figures. In addition, in this specification, when expressing an aspect in which another member is arranged relative to a certain member, the term "above" or "below" simply refers to both a case in which another member is arranged directly above or below a certain member so as to be in contact with the certain member, and a case in which another member is arranged above or below a certain member via another member, unless otherwise specified.

A.負極の製造方法
図1は、本開示における負極の製造方法を例示する概略断面図である。図1においては、まず、負極集電体1を準備する(図1(a))。次に、負極集電体1上に、第1活物質である酸化物活物質を含有する第1スラリーを塗工し、コート層2を形成する(図1(b))。次に、コート層2上に、第2活物質を含有する第2スラリーを塗工し、負極活物質層3を形成する(図1(c))。これにより、負極ANが得られる。
A. Method for manufacturing a negative electrode Fig. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a negative electrode in the present disclosure. In Fig. 1, first, a negative electrode current collector 1 is prepared (Fig. 1(a)). Next, a first slurry containing an oxide active material as a first active material is applied onto the negative electrode current collector 1 to form a coating layer 2 (Fig. 1(b)). Next, a second slurry containing a second active material is applied onto the coating layer 2 to form a negative electrode active material layer 3 (Fig. 1(c)). This results in a negative electrode AN.

本開示においては、所定の条件を満たすように、コート層および負極活物質層を形成する。ここで、図2(a)に示すように、塗工幅方向Dにおいて、コート層の塗工だれ幅をWとし、負極活物質層3の塗工だれ幅をWとする。塗工だれ幅は、塗工幅Wに対する余剰幅(片端部当たり)をいう。例えば、図2(a)において、塗工幅方向Dにおけるコート層2の全幅をWとした場合、通常、W=W+2Wという関係が成立する。言い換えると、塗工ダレ幅(W、W)は、塗工端部αから外側に流出した領域の幅をいう。また、図2(b)に示すように、塗工幅方向Dにおいて、コート層2の端部角度をθとし、負極活物質層3の端部角度をθとする。端部角度とは、端部における底面からの立ち上がり角度をいう。本開示においては、(i)θ/θ>1であること、および、(ii)W/W≦0.97であることを満たすように、コート層および負極活物質層を形成する。なお、後述する実施例では、W/Wが1付近であり、図2(a)、(b)では、理解を容易にするため、寸法をデフォルメしている。また、図2(a)に示すように、負極活物質層3の端部3tは、コート層2の端部2tよりも内側に位置することが好ましい。さらに、負極活物質層3の端部3tは、コート層2の端部2tを含む急減部(表面張力により、外側に向かう方向における厚さが低下する部分)よりも内側に位置することが好ましい。また、図2(a)に示すコート層2は、塗工端部αから外側に流出した領域が、急減部および漸減部(外側に向かう方向における厚さの低下率が、急減部より小さい部分)を有するが、塗工端部αから外側に流出した領域は、急減部のみを有し、漸減部を有しなくてもよい。 In the present disclosure, the coating layer and the negative electrode active material layer are formed so as to satisfy a predetermined condition. Here, as shown in FIG. 2(a), in the coating width direction DW , the coating sagging width of the coating layer is W1 , and the coating sagging width of the negative electrode active material layer 3 is W2 . The coating sagging width refers to the surplus width (per one end) with respect to the coating width W. For example, in FIG. 2(a), when the total width of the coating layer 2 in the coating width direction DW is WT , the relationship WT = W + 2W1 usually holds. In other words, the coating sagging width ( W1 , W2 ) refers to the width of the region that flows outward from the coating end α. Also, as shown in FIG. 2(b), in the coating width direction DW , the end angle of the coating layer 2 is θ1 , and the end angle of the negative electrode active material layer 3 is θ2 . The end angle refers to the rising angle from the bottom surface at the end. In the present disclosure, the coating layer and the negative electrode active material layer are formed so as to satisfy (i) θ 21 >1 and (ii) W 2 /W 1 ≦0.97. In the examples described later, W 2 /W 1 is approximately 1, and the dimensions are deformed in FIGS. 2(a) and (b) for ease of understanding. As shown in FIG. 2(a), the end 3t of the negative electrode active material layer 3 is preferably located inside the end 2t of the coating layer 2. Furthermore, the end 3t of the negative electrode active material layer 3 is preferably located inside the abrupt decrease portion (a portion where the thickness decreases in the outward direction due to surface tension) including the end 2t of the coating layer 2. In addition, in the coating layer 2 shown in FIG. 2(a), the region flowing outward from the coating end α has abrupt decrease portion and gradual decrease portion (a portion where the rate of decrease in thickness in the outward direction is smaller than that of the abrupt decrease portion), but the region flowing outward from the coating end α may have only abrupt decrease portion and may not have a gradual decrease portion.

本開示によれば、(i)、(ii)を満たすように、コート層および負極活物質層を形成することで、コート層の発熱量低減機能の低下を抑制した負極が得られる。ここで、上述したように、例えば短絡時に発生する発熱量を低減するために、負極集電体および負極活物質層の間に、酸化物活物質を含有するコート層を設けることが有効である。酸化物活物質は、Liが挿入されると電子伝導性が発現し、挿入されたLiが脱離すると絶縁性が発現する。そのため、酸化物活物質の電子伝導性を利用して電子伝導パスを形成することで内部抵抗の増加を抑制できる。一方、例えば短絡が生じると、酸化物活物質からLiが脱離するため、その絶縁化(シャットダウン機能)を利用して電子伝導パスを遮断することで、発熱量を低減することができる。 According to the present disclosure, by forming the coating layer and the negative electrode active material layer so as to satisfy (i) and (ii), a negative electrode in which the deterioration of the heat generation reducing function of the coating layer is suppressed can be obtained. Here, as described above, in order to reduce the amount of heat generated, for example, during a short circuit, it is effective to provide a coating layer containing an oxide active material between the negative electrode current collector and the negative electrode active material layer. When Li is inserted into the oxide active material, electronic conductivity is exhibited, and when the inserted Li is removed, insulating properties are exhibited. Therefore, an increase in internal resistance can be suppressed by forming an electronic conduction path using the electronic conductivity of the oxide active material. On the other hand, for example, when a short circuit occurs, Li is removed from the oxide active material, and the amount of heat generated can be reduced by blocking the electronic conduction path using its insulation (shutdown function).

このように、負極集電体および負極活物質層の間に、酸化物活物質を含有するコート層を設けることで、例えば短絡時に発生する発熱量を低減することができる。一方、例えば負極活物質層の端部が、コート層を介さずに負極集電体と導通すると、その部分が電子伝導パスとなり、コート層の発熱量低減機能が低下する。本開示においては、(i)、(ii)を満たすように、コート層および負極活物質層を形成することで、負極活物質層の端部が、コート層を介さずに負極集電体と導通することを防止でき、コート層の発熱量低減機能の低下を抑制した負極を得ることができる。 In this way, by providing a coating layer containing an oxide active material between the negative electrode current collector and the negative electrode active material layer, it is possible to reduce the amount of heat generated, for example, during a short circuit. On the other hand, for example, if the end of the negative electrode active material layer is electrically connected to the negative electrode current collector without the coating layer, this portion becomes an electronic conduction path, and the heat generation reduction function of the coating layer is reduced. In the present disclosure, by forming the coating layer and the negative electrode active material layer so as to satisfy (i) and (ii), it is possible to prevent the end of the negative electrode active material layer from being electrically connected to the negative electrode current collector without the coating layer, and to obtain a negative electrode in which the reduction in the heat generation function of the coating layer is suppressed.

1.コート層形成工程
本開示におけるコート層形成工程は、負極集電体上に、第1活物質である酸化物活物質を含有する第1スラリーを塗工し、コート層を形成する工程である。
1. Coating Layer Forming Step The coating layer forming step in the present disclosure is a step of applying a first slurry containing an oxide active material as a first active material onto a negative electrode current collector to form a coating layer.

第1スラリーの塗工方法は、特に限定されないが、例えば、スラリーを所定の幅で塗工できる方法であることが好ましい。その場合、ストライプ状のコート層が得られる。第1スラリーの塗工方法の具体例としては、アプリケータを用いたドクターブレード法が挙げられる。また、第1スラリーの塗工後に、分散媒を除去する乾燥を行ってもよい。 The method for applying the first slurry is not particularly limited, but is preferably, for example, a method that can apply the slurry in a predetermined width. In that case, a striped coating layer is obtained. A specific example of a method for applying the first slurry is a doctor blade method using an applicator. After application of the first slurry, drying may be performed to remove the dispersion medium.

第1スラリーは、第1活物質である酸化物活物質を含有する。酸化物活物質は、通常、Liが挿入された状態で電子伝導性を有し、挿入されたLiが脱離した状態で絶縁性を有する。Liが挿入された状態における酸化物活物質の電子伝導度(25℃)は、例えば8.0×10-1S/cm以上である。一方、挿入されたLiが脱離した状態における酸化物活物質の電子伝導度(25℃)は、例えば2.1×10-6S/cm以下である。 The first slurry contains an oxide active material which is a first active material. The oxide active material usually has electronic conductivity when Li is inserted, and has insulating properties when the inserted Li is removed. The electronic conductivity (25°C) of the oxide active material when Li is inserted is, for example, 8.0 x 10-1 S/cm or more. On the other hand, the electronic conductivity (25°C) of the oxide active material when the inserted Li is removed is, for example, 2.1 x 10-6 S/cm or less.

酸化物活物質は、金属元素および酸素元素を少なくとも含有する。また、酸化物活物質は、層状構造およびスピネル構造の少なくとも一方を有することが好ましい。酸化物活物質の一例としては、チタン酸リチウムが挙げられる。チタン酸リチウムは、Li、TiおよびOを含有する化合物であり、例えば、LiTi12、LiTiO、LiTiO、LiTiが挙げられる。酸化物活物質の他の例としては、ニオブチタン系酸化物が挙げられる。ニオブチタン系酸化物は、Ti、NbおよびOを含有する化合物であり、例えば、TiNb、TiNb1029が挙げられる。第1スラリーは、酸化物活物質を1種のみ含有していてもよく、2種以上含有していてもよい。また、酸化物活物質は、第2活物質よりも、Li挿入脱離電位が高いことが好ましい。 The oxide active material contains at least a metal element and an oxygen element. In addition, the oxide active material preferably has at least one of a layered structure and a spinel structure. An example of the oxide active material is lithium titanate. The lithium titanate is a compound containing Li, Ti, and O, and examples thereof include Li 4 Ti 5 O 12 , Li 4 TiO 4 , Li 2 TiO 3 , and Li 2 Ti 3 O 7. Another example of the oxide active material is niobium titanium oxide. The niobium titanium oxide is a compound containing Ti, Nb, and O, and examples thereof include TiNb 2 O 7 and Ti 2 Nb 10 O 29. The first slurry may contain only one type of oxide active material, or may contain two or more types. In addition, the oxide active material preferably has a higher Li insertion/extraction potential than the second active material.

酸化物活物質の形状としては、例えば、粒子状が挙げられる。酸化物活物質の平均粒径(D50)は、特に限定されないが、例えば10nm以上であり、100nm以上であってもよい。一方、酸化物活物質の平均粒径(D50)は、例えば50μm以下であり、20μm以下であってもよい。平均粒径(D50)は、例えば、レーザー回折式粒度分布計、走査型電子顕微鏡(SEM)による測定から算出できる。第1スラリーの固形分における酸化物活物質の割合は、例えば50重量%以上であり、70重量%以上であってもよく、90重量%以上であってもよい。 The shape of the oxide active material may be, for example, particulate. The average particle size (D 50 ) of the oxide active material is not particularly limited, but may be, for example, 10 nm or more, or 100 nm or more. On the other hand, the average particle size (D 50 ) of the oxide active material may be, for example, 50 μm or less, or 20 μm or less. The average particle size (D 50 ) can be calculated, for example, from measurements using a laser diffraction particle size distribution meter or a scanning electron microscope (SEM). The ratio of the oxide active material in the solid content of the first slurry is, for example, 50% by weight or more, may be 70% by weight or more, or may be 90% by weight or more.

第1スラリーは、通常、分散媒を含有する。分散媒の種類は、特に限定されないが、ジイソブチルケトン等のケトン、ヘプタン等のアルカン、酪酸ブチル等のエステルが挙げられる。 The first slurry usually contains a dispersion medium. The type of dispersion medium is not particularly limited, but examples include ketones such as diisobutyl ketone, alkanes such as heptane, and esters such as butyl butyrate.

第1スラリーは、導電材を含有していてもよく、含有していなくてもよい。導電材を僅かに添加することで、シャットダウン機能が素早く働き、発熱量をより低減できる。導電材としては、例えば、炭素材料、金属粒子、導電性ポリマーが挙げられる。炭素材料としては、例えば、アセチレンブラック(AB)、ケッチェンブラック(KB)等の粒子状炭素材料、炭素繊維、カーボンナノチューブ(CNT)、カーボンナノファイバー(CNF)等の繊維状炭素材料が挙げられる。 The first slurry may or may not contain a conductive material. By adding a small amount of conductive material, the shutdown function works quickly and the amount of heat generated can be further reduced. Examples of conductive materials include carbon materials, metal particles, and conductive polymers. Examples of carbon materials include particulate carbon materials such as acetylene black (AB) and ketjen black (KB), and fibrous carbon materials such as carbon fibers, carbon nanotubes (CNT), and carbon nanofibers (CNF).

第1スラリーの固形分における導電材の割合は、例えば1重量%以下であり、0.5重量%以下であってもよく、0.3重量%以下であってもよい。導電材の上記割合は、0重量%であってもよく、0重量%より大きくてもよいが、後者の場合、例えば0.05重量%以上である。 The proportion of the conductive material in the solid content of the first slurry is, for example, 1% by weight or less, may be 0.5% by weight or less, or may be 0.3% by weight or less. The proportion of the conductive material may be 0% by weight or more than 0% by weight, and in the latter case, is, for example, 0.05% by weight or more.

第1スラリーは、固体電解質を含有していてもよく、含有していなくてもよい。固体電解質を添加することで、コート層に良好なイオン伝導パスが形成され、シャットダウン機能が素早く働き、発熱量をより低減できる。一方、固体電解質を添加しないことで、内部抵抗の増加を抑制できる。固体電解質としては、例えば、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、窒化物固体電解質、ハロゲン化物固体電解質等の無機固体電解質が挙げられる。 The first slurry may or may not contain a solid electrolyte. By adding a solid electrolyte, a good ion conduction path is formed in the coating layer, the shutdown function works quickly, and the amount of heat generated can be further reduced. On the other hand, by not adding a solid electrolyte, an increase in internal resistance can be suppressed. Examples of solid electrolytes include inorganic solid electrolytes such as sulfide solid electrolytes, oxide solid electrolytes, nitride solid electrolytes, and halide solid electrolytes.

硫化物固体電解質としては、例えば、Li元素、X元素(Xは、P、As、Sb、Si、Ge、Sn、B、Al、Ga、Inの少なくとも一種である)、および、S元素を含有する固体電解質が挙げられる。また、硫化物固体電解質は、O元素およびハロゲン元素の少なくとも一方をさらに含有していてもよい。ハロゲン元素としては、例えば、F元素、Cl元素、Br元素、I元素が挙げられる。硫化物固体電解質は、ガラス(非晶質)であってもよく、ガラスセラミックスであってもよく、結晶であってもよい。硫化物固体電解質としては、例えば、LiS-P、LiI-LiS-P、LiI-LiBr-LiS-P、LiS-SiS、LiS-GeS、LiS-P-GeSが挙げられる。 Examples of the sulfide solid electrolyte include solid electrolytes containing Li, X (X is at least one of P, As, Sb, Si, Ge, Sn, B, Al, Ga, and In), and S. The sulfide solid electrolyte may further contain at least one of O and halogen. Examples of halogen elements include F, Cl, Br, and I. The sulfide solid electrolyte may be glass (amorphous), glass ceramic, or crystal. Examples of sulfide solid electrolytes include Li 2 S-P 2 S 5 , LiI-Li 2 S-P 2 S 5 , LiI-LiBr-Li 2 S-P 2 S 5 , Li 2 S-SiS 2 , Li 2 S-GeS 2 , and Li 2 S-P 2 S 5 -GeS 2 .

第1スラリーの固形分における固体電解質の割合は、例えば5体積%以上であり、10体積%以上であってもよい。一方、第1スラリーの固形分における固体電解質の割合は、例えば30体積%以下である。 The proportion of the solid electrolyte in the solid content of the first slurry is, for example, 5 vol.% or more, and may be 10 vol.% or more. On the other hand, the proportion of the solid electrolyte in the solid content of the first slurry is, for example, 30 vol.% or less.

第1スラリーは、バインダーを含有することが好ましい。バインダーを添加することで、コート層の接着性が向上し、負極活物質層および負極集電体の密着性が向上する。バインダーとしては、例えば、フッ化物系バインダー、ポリイミド系バインダー、ゴム系バインダーが挙げられる。第1スラリーの固形分におけるバインダーの含有量は、例えば1重量%以上10重量%以下である。 The first slurry preferably contains a binder. Adding a binder improves the adhesiveness of the coating layer and improves the adhesion between the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector. Examples of binders include fluoride-based binders, polyimide-based binders, and rubber-based binders. The content of the binder in the solid content of the first slurry is, for example, 1% by weight or more and 10% by weight or less.

負極集電体は、負極活物質層の集電を行う部材である。負極集電体としては、例えば、金属集電体が挙げられる。金属集電体としては、例えば、Cu、Ni等の金属を有する集電体が挙げられる。金属集電体は、上記金属の単体であってもよく、上記金属の合金であってもよい。負極集電体の形状としては、例えば、箔状が挙げられる。負極集電体の表面粗さ(Rz)は、例えば2μm以上であり、4μm以上であってもよく、6μm以上であってもよい。一方、負極集電体の表面粗さ(Rz)は、例えば9μm以下である。 The negative electrode current collector is a member that collects the current from the negative electrode active material layer. Examples of the negative electrode current collector include metal current collectors. Examples of the metal current collector include current collectors having metals such as Cu and Ni. The metal current collector may be a simple substance of the above metal, or an alloy of the above metal. Examples of the shape of the negative electrode current collector include a foil shape. The surface roughness (Rz) of the negative electrode current collector is, for example, 2 μm or more, or may be 4 μm or more, or may be 6 μm or more. On the other hand, the surface roughness (Rz) of the negative electrode current collector is, for example, 9 μm or less.

2.負極活物質層形成工程
本開示における負極活物質層形成工程は、上記コート層上に、第2活物質を含有する第2スラリーを塗工し、負極活物質層を形成する工程である。負極活物質層は、平面視上、コート層から突出しないように形成されることが好ましい。
2. Negative electrode active material layer forming step In the present disclosure, a negative electrode active material layer forming step is a step of applying a second slurry containing a second active material onto the coating layer to form a negative electrode active material layer. The negative electrode active material layer is preferably formed so as not to protrude from the coating layer in a plan view.

第2スラリーの塗工方法は、特に限定されないが、スラリーを所定の幅で塗工できる方法であることが好ましい。その場合、ストライプ状の負極活物質層が得られる。第2スラリーの塗工方法の具体例としては、アプリケータを用いたドクターブレード法が挙げられる。また、第2スラリーの塗工後に、分散媒を除去する乾燥を行ってもよい。 The method for applying the second slurry is not particularly limited, but is preferably a method that can apply the slurry in a predetermined width. In that case, a striped negative electrode active material layer is obtained. A specific example of a method for applying the second slurry is a doctor blade method using an applicator. After application of the second slurry, drying may be performed to remove the dispersion medium.

また、第2スラリーの塗工幅をWとし、第1スラリーの塗工幅をWとする。W/Wは、例えば1であってもよく、1未満であってもよい。一方、W/Wは、例えば0.8以上であり、0.9以上であってもよい。なお、スラリーの塗工幅は、目的とする全固体電池の形状に合わせて、適宜調整することができる。また、負極活物質層形成時の塗工端部と、コート層形成時の塗工端部との差は、特に限定されないが、例えば1cm以下であり、0.5cm以下であってもよい。 The coating width of the second slurry is W S and the coating width of the first slurry is W F. W S /W F may be, for example, 1 or less than 1. On the other hand, W S /W F may be, for example, 0.8 or more, and may be 0.9 or more. The coating width of the slurry can be appropriately adjusted according to the shape of the target all-solid-state battery. The difference between the coating end when forming the negative electrode active material layer and the coating end when forming the coat layer is not particularly limited, but may be, for example, 1 cm or less, and may be 0.5 cm or less.

本開示においては、下記(i)、(ii)を満たすように、コート層および負極活物質層を形成する。
(i)塗工幅方向におけるコート層の端部角度をθとし、負極活物質層の端部角度をθとした場合に、θ/θ>1であること
(ii)塗工幅方向におけるコート層の塗工だれ幅をWとし、負極活物質層の塗工だれ幅をWとした場合に、W/W≦0.97であること
In the present disclosure, the coating layer and the negative electrode active material layer are formed so as to satisfy the following (i) and (ii).
(i) When the end angle of the coating layer in the coating width direction is θ1 and the end angle of the negative electrode active material layer is θ2 , θ2 / θ1 >1. (ii) When the coating sagging width of the coating layer in the coating width direction is W1 and the coating sagging width of the negative electrode active material layer is W2 , W2 / W1 ≦0.97.

(i)において、θ/θは、通常、1より大きく、1.1以上であってもよく、1.5以上であってもよい。一方、θ/θは、例えば10以下であり、5以下であってもよい。θ、θは、それぞれ、例えば10°以上であり、20°以上であってもよく、30°以上であってもよい。一方、θ、θは、それぞれ、例えば70°以下であり、65°以下であってもよい。 In (i), θ2 / θ1 is usually greater than 1, and may be 1.1 or more, or may be 1.5 or more. Meanwhile, θ2 / θ1 is, for example, 10 or less, or may be 5 or less. Each of θ1 and θ2 is, for example, 10° or more, or may be 20° or more, or may be 30° or more. Meanwhile, each of θ1 and θ2 is, for example, 70° or less, or may be 65° or less.

(ii)において、W/Wは、通常、0.97以下であり、0.96以下であってもよく、0.95以下であってもよい。W/Wが大きすぎると、コート層の発熱量低減機能の低下を十分に抑制できない可能性がある。W/Wは、例えば0.80以上であり、0.85以上であってもよい。W/Wが小さすぎると、全固体電池の体積エネルギー密度が小さくなる可能性がある。 In (ii), W2 / W1 is usually 0.97 or less, may be 0.96 or less, or may be 0.95 or less. If W2 / W1 is too large, the heat generation reducing function of the coating layer may not be sufficiently suppressed. W2 / W1 is, for example, 0.80 or more, and may be 0.85 or more. If W2 / W1 is too small, the volumetric energy density of the all-solid-state battery may be small.

コート層および負極活物質層は、塗工幅方向において2つの端部を有しているが、その一方の端部において、(i)および(ii)を満たしていてもよく、その両方の端部において、(i)および(ii)を満たしていてもよいが、後者が好ましい。 The coating layer and the negative electrode active material layer have two ends in the coating width direction, and one of the ends may satisfy (i) and (ii), or both ends may satisfy (i) and (ii), with the latter being preferred.

第2スラリーは、第2活物質を少なくとも含有する。第2活物質は、特に限定されず、一般的な負極活物質を用いることができるが、中でも、充電による全体膨張率が14%以上であることが好ましい。充電による全体膨張率が大きい活物質は、容量特性が高い傾向にあるからである。また、容量特性が高いと、例えば短絡時に発生する発熱量が多くなりやすいが、本開示においては、上述したコート層を設けることで、高い容量特性を維持しつつ、発熱量の増加を抑制できる。 The second slurry contains at least a second active material. The second active material is not particularly limited and may be a general negative electrode active material, but it is preferable that the second active material has an overall expansion rate due to charging of 14% or more. This is because active materials with a large overall expansion rate due to charging tend to have high capacity characteristics. In addition, when the capacity characteristics are high, the amount of heat generated during a short circuit, for example, tends to be large. However, in the present disclosure, by providing the above-mentioned coating layer, it is possible to suppress the increase in the amount of heat generated while maintaining high capacity characteristics.

ここで、一般的な負極活物質として知られているグラファイトは、充電による全体膨張率が13.2%である(Simon Schweidler et al., “Volume Changes of Graphite Anodes Revisited: A Combined Operando X-ray Diffraction and In Situ Pressure Analysis Study”, J. Phys. Chem. C 2018, 122, 16, 8829-8835)。すなわち、充電による全体膨張率が14%以上である第2活物質は、充電による全体積膨張率がグラファイトより大きい活物質である。充電による全体積膨張率は、Simon Schweidler et al.に記載されているように、space-group-independent evaluationにより求めることができる。第2活物質は、充電による全体膨張率が100%以上であってもよく、200%以上であってもよい。 Here, graphite, which is known as a common negative electrode active material, has a total expansion rate upon charging of 13.2% (Simon Schweidler et al., “Volume Changes of Graphite Anodes Revisited: A Combined Operando X-ray Diffraction and In Situ Pressure Analysis Study”, J. Phys. Chem. C 2018, 122, 16, 8829-8835). In other words, a second active material having a total expansion rate upon charging of 14% or more is an active material having a total volume expansion rate upon charging greater than that of graphite. The total volume expansion rate upon charging can be determined by space-group-independent evaluation as described in Simon Schweidler et al. The second active material may have a total expansion rate upon charging of 100% or more, or 200% or more.

第2活物質の一例としては、例えばSi系活物質が挙げられる。Si系活物質は、Si元素を含有する活物質である。Si系活物質は、例えば、Si単体、Si合金、Si酸化物を挙げることができる。Si合金は、Si元素を主成分として含有することが好ましい。また、第2活物質の他の例としては、例えばSn系活物質が挙げられる。Sn系活物質は、Sn元素を含有する活物質である。Sn系活物質は、例えば、Sn単体、Sn合金、Sn酸化物を挙げることができる。Sn合金は、Sn元素を主成分として含有することが好ましい。 An example of the second active material is a Si-based active material. The Si-based active material is an active material containing Si element. Examples of the Si-based active material include simple Si, Si alloys, and Si oxides. It is preferable that the Si alloy contains the Si element as the main component. Another example of the second active material is a Sn-based active material. The Sn-based active material is an active material containing the Sn element. Examples of the Sn-based active material include simple Sn, Sn alloys, and Sn oxides. It is preferable that the Sn alloy contains the Sn element as the main component.

第2活物質の形状としては、例えば、粒子状が挙げられる。第2活物質の平均粒径(D50)は、特に限定されないが、例えば10nm以上であり、100nm以上であってもよい。一方、第2活物質の平均粒径(D50)は、例えば50μm以下であり、20μm以下であってもよい。 The shape of the second active material may be, for example, particulate. The average particle size ( D50 ) of the second active material is not particularly limited, but may be, for example, 10 nm or more, or 100 nm or more. On the other hand, the average particle size ( D50 ) of the second active material is, for example, 50 μm or less, or may be 20 μm or less.

第2スラリーの固形分における第2活物質の割合は、例えば20重量%以上であり、40重量%以上であってもよく。60重量%以上であってもよい。一方、第2活物質の上記割合は、例えば80重量%以下である。また、第2スラリーは、通常は、分散媒を含有し、導電材、固体電解質およびバインダーの少なくとも一つを含有していてもよい。これらの材料については、上述した第1スラリーにおける材料と同様である。 The proportion of the second active material in the solid content of the second slurry is, for example, 20% by weight or more, and may be 40% by weight or more. It may also be 60% by weight or more. On the other hand, the above proportion of the second active material is, for example, 80% by weight or less. In addition, the second slurry usually contains a dispersion medium, and may contain at least one of a conductive material, a solid electrolyte, and a binder. These materials are the same as those in the first slurry described above.

本開示において、コート層の厚さをTとし、負極活物質層の厚さをTとする。Tに対するTの割合(T/T)は、例えば3%以上であり、5%以上であってもよい。T/Tが小さすぎると、発熱量の低減効果が得られにくい。一方、Tに対するTの割合(T/T)は、例えば20%以下であり、13%以下であってもよく、10%以下であってもよい。T/Tが大きすぎると、内部抵抗が増加しやすい。 In the present disclosure, the thickness of the coating layer is T1 , and the thickness of the negative electrode active material layer is T2 . The ratio of T1 to T2 ( T1 / T2 ) is, for example, 3% or more, and may be 5% or more. If T1 / T2 is too small, it is difficult to obtain the effect of reducing the amount of heat generated. On the other hand, the ratio of T1 to T2 ( T1 / T2 ) is, for example, 20% or less, and may be 13% or less, or 10% or less. If T1 / T2 is too large, the internal resistance is likely to increase.

は、例えば2μm以上であり、3μm以上であり、4μm以上であってもよい。一方、Tは、例えば15μm以下であり、10μm以下であってもよい。Tは、例えば20μm以上であり、40μm以上であってもよい。一方、Tは、例えば200μm以下であり、150μm以下であってもよい。 T1 may be, for example, 2 μm or more, 3 μm or more, or 4 μm or more. Meanwhile, T1 may be, for example, 15 μm or less, or 10 μm or less. Meanwhile, T2 may be, for example, 20 μm or more, or 40 μm or more. Meanwhile, T2 may be, for example, 200 μm or less, or 150 μm or less.

3.プレス工程
本開示における負極の製造方法は、上記コート層および上記負極活物質層を、厚さ方向に沿ってプレスするプレス工程を有していてもよい。プレスにより、層の緻密性が向上する。また、プレスにより負極活物質層の端部が外側に延伸された場合であっても、上述した(i)、(ii)を満たすようにコート層および負極活物質層を形成することで、コート層の発熱量低減機能の低下を抑制できる。
3. Pressing process The method for producing a negative electrode in the present disclosure may include a pressing process for pressing the coating layer and the negative electrode active material layer along the thickness direction. Pressing improves the density of the layers. Even if the end of the negative electrode active material layer is stretched outward by pressing, the coating layer and the negative electrode active material layer are formed so as to satisfy the above-mentioned (i) and (ii), thereby suppressing the deterioration of the heat generation reducing function of the coating layer.

プレス工程におけるプレス方法としては、例えば、平板プレス、ロールプレスが挙げられる。また、プレス圧力は、例えば200MPa以上であり、400MPa以上であってもよく、600MPa以上であってもよい。また、プレス圧力は、例えば1000MPa以下である。 Examples of the pressing method in the pressing process include plate pressing and roll pressing. The pressing pressure is, for example, 200 MPa or more, may be 400 MPa or more, or may be 600 MPa or more. The pressing pressure is, for example, 1000 MPa or less.

4.負極タブ形成工程
本開示における負極の製造方法は、上記コート層の端部および上記負極活物質層の端部を含む負極タブを形成する負極タブ形成工程を有していてもよい。上述した(i)、(ii)を満たすように、コート層および負極活物質層を形成することで、負極タブにおいて、負極活物質層の端部が、コート層を介さずに負極集電体と導通することを抑制できる。
The method for producing a negative electrode according to the present disclosure may include a negative electrode tab forming step of forming a negative electrode tab including an end of the coating layer and an end of the negative electrode active material layer. By forming the coating layer and the negative electrode active material layer so as to satisfy the above-mentioned (i) and (ii), it is possible to prevent the end of the negative electrode active material layer from being electrically connected to the negative electrode current collector in the negative electrode tab without passing through the coating layer.

図3は、本開示における負極タブ形成工程を例示する概略平面図である。図3(a)に示すように、コート層2の端部2tおよび負極活物質層3の端部3tを残すように、裁断することで、図3(b)に示すように、コート層2の端部2tおよび負極活物質層3の端部3tを有する負極タブ1Tが得られる。裁断方法としては、例えば、レーザー裁断、金型プレス加工、スリット加工が挙げられる。 Figure 3 is a schematic plan view illustrating the negative electrode tab forming process in the present disclosure. As shown in Figure 3(a), by cutting so as to leave the end 2t of the coating layer 2 and the end 3t of the negative electrode active material layer 3, as shown in Figure 3(b), a negative electrode tab 1T having the end 2t of the coating layer 2 and the end 3t of the negative electrode active material layer 3 is obtained. Examples of cutting methods include laser cutting, die pressing, and slitting.

B.全固体電池の製造方法
本開示における全固体電池の製造方法は、上述した負極の製造方法により、負極を製造する負極製造工程を有する。
B. Manufacturing Method of All-Solid-State Battery The manufacturing method of an all-solid-state battery in the present disclosure includes a negative electrode manufacturing step of manufacturing a negative electrode by the above-described negative electrode manufacturing method.

本開示によれば、上述した製造方法により負極を製造することで、コート層の発熱量低減機能の低下を抑制した負極を有する全固体電池を得ることができる。 According to the present disclosure, by producing a negative electrode using the above-mentioned manufacturing method, it is possible to obtain an all-solid-state battery having a negative electrode in which the deterioration of the heat generation reducing function of the coating layer is suppressed.

1.負極製造工程
本開示における負極製造工程については、上記「A.負極の製造方法」に記載した内容と同様であるので、ここでの説明は省略する。
1. Negative Electrode Manufacturing Process The negative electrode manufacturing process in the present disclosure is similar to that described above in "A. Negative Electrode Manufacturing Method," and therefore will not be described here.

2.正極準備工程
本開示における全固体電池の製造方法は、正極集電体と、上記正極集電体上に配置された正極活物質層とを有する正極を準備する正極準備工程を有していてもよい。正極は、自ら作製してもよく、他者から購入してもよい。正極の作製方法は特に限定されないが、例えば、正極集電体上に、正極活物質を含有する正極スラリーを塗工し、正極活物質層を形成する方法が挙げられる。
2. Positive electrode preparation step The manufacturing method of the all-solid-state battery in the present disclosure may include a positive electrode preparation step of preparing a positive electrode having a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer disposed on the positive electrode current collector. The positive electrode may be prepared by oneself or purchased from another party. The method of preparing the positive electrode is not particularly limited, but for example, a method of applying a positive electrode slurry containing a positive electrode active material onto a positive electrode current collector to form a positive electrode active material layer may be mentioned.

正極集電体の材料としては、例えば、金属およびカーボンが挙げられる。正極スラリーは、正極活物質および分散媒を少なくとも含有し、導電材、固体電解質およびバインダーの少なくとも一つをさらに含有していてもよい。正極活物質としては、例えば、酸化物活物質が挙げられる。また、導電材、固体電解質およびバインダーについては、上記「A.負極の製造方法」に記載した内容と同様である。正極活物質層の厚さは、例えば、0.1μm以上、1000μm以下である。 Examples of materials for the positive electrode current collector include metals and carbon. The positive electrode slurry contains at least a positive electrode active material and a dispersion medium, and may further contain at least one of a conductive material, a solid electrolyte, and a binder. Examples of the positive electrode active material include oxide active materials. The conductive material, solid electrolyte, and binder are the same as those described above in "A. Method for manufacturing a negative electrode." The thickness of the positive electrode active material layer is, for example, 0.1 μm or more and 1000 μm or less.

3.固体電解質層準備工程
本開示における全固体電池の製造方法は、固体電解質層を準備する固体電解質層準備工程を有していてもよい。固体電解質層は、自ら作製してもよく、他者から購入してもよい。固体電解質層の作製方法は特に限定されないが、例えば、金属箔上に、固体電解質を含有する固体電解質層用のスラリーを塗工する方法が挙げられる。固体電解質層用のスラリーは、固体電解質および分散媒を少なくとも含有し、バインダーをさらに含有していてもよい。固体電解質およびバインダーについては、上記「A.負極の製造方法」に記載した内容と同様である。固体電解質層の厚さは、例えば、0.1μm以上、1000μm以下である。
3. Solid electrolyte layer preparation step The manufacturing method of the all-solid-state battery in the present disclosure may have a solid electrolyte layer preparation step of preparing a solid electrolyte layer. The solid electrolyte layer may be prepared by oneself or purchased from another party. The method of preparing the solid electrolyte layer is not particularly limited, but may be, for example, a method of coating a slurry for the solid electrolyte layer containing a solid electrolyte on a metal foil. The slurry for the solid electrolyte layer contains at least a solid electrolyte and a dispersion medium, and may further contain a binder. The solid electrolyte and the binder are the same as those described in "A. Method for manufacturing a negative electrode" above. The thickness of the solid electrolyte layer is, for example, 0.1 μm or more and 1000 μm or less.

4.積層工程
本開示における全固体電池の製造方法は、正極、固体電解質層および負極を、厚さ方向において、この順に積層する積層工程を有していてもよい。具体的には、正極における正極活物質層と、負極における負極活物質層との間に、固体電解質層が配置されるように積層する。
The method for producing an all-solid-state battery according to the present disclosure may include a lamination step of laminating a positive electrode, a solid electrolyte layer, and a negative electrode in the thickness direction in this order. Specifically, the layers are laminated such that the solid electrolyte layer is disposed between the positive electrode active material layer of the positive electrode and the negative electrode active material layer of the negative electrode.

5.全固体電池
図4は、本開示における全固体電池を例示する概略断面図である。図4に示す全固体電池10は、正極活物質層5および正極集電体4を有する正極CAと、負極活物質層3、コート層2および負極集電体1を有する負極ANと、正極活物質層5および負極活物質層3の間に配置された固体電解質層6と、を有する。
5. All-solid-state battery Fig. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating an all-solid-state battery in the present disclosure. The all-solid-state battery 10 shown in Fig. 4 has a positive electrode CA having a positive electrode active material layer 5 and a positive electrode current collector 4, a negative electrode AN having a negative electrode active material layer 3, a coating layer 2 and a negative electrode current collector 1, and a solid electrolyte layer 6 disposed between the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 3.

本開示における全固体電池は、典型的には全固体リチウムイオン二次電池である。全固体電池の用途は、特に限定されないが、例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車、ガソリン自動車、ディーゼル自動車等の車両の電源が挙げられる。特に、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動用電源に用いられることが好ましい。また、本開示における全固体電池は、車両以外の移動体(例えば、鉄道、船舶、航空機)の電源として用いられてもよく、情報処理装置等の電気製品の電源として用いられてもよい。 The all-solid-state battery in this disclosure is typically an all-solid-state lithium-ion secondary battery. Applications of the all-solid-state battery are not particularly limited, but examples include power sources for vehicles such as hybrid automobiles, electric automobiles, gasoline automobiles, and diesel automobiles. In particular, it is preferable to use the all-solid-state battery as a driving power source for hybrid automobiles or electric automobiles. The all-solid-state battery in this disclosure may also be used as a power source for moving objects other than vehicles (e.g., railways, ships, and aircraft), and may also be used as a power source for electrical products such as information processing devices.

なお、本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本開示における特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本開示における技術的範囲に包含される。 This disclosure is not limited to the above-mentioned embodiments. The above-mentioned embodiments are merely examples, and anything that has substantially the same configuration as the technical ideas described in the claims of this disclosure and has similar effects is included within the technical scope of this disclosure.

[実施例1]
(コート層を有する負極集電体の作製)
LTO粒子(LiTi12、平均粒径0.7μm)と、バインダー(SBR)とを準備した。これらを、重量比で、LTO粒子:バインダー=95:5となるように秤量し、分散媒(ジイソブチルケトン)とともに混合した。得られた混合物を、超音波ホモジナイザー(UH-50、株式会社エスエムテー製)で分散させることにより、コート層用スラリーを得た。得られたコート層用スラリーを、アプリケータを用いたブレードコート法により、負極集電体(Ni箔)上に塗工し、100℃30分間の条件で乾燥させた。アプリケータの塗工幅は90mmであった。これにより、図5(a)に示すように、コート層2(厚さ5μm)を有する負極集電体1を得た。
[Example 1]
(Preparation of negative electrode current collector having coating layer)
LTO particles (Li 4 Ti 5 O 12 , average particle size 0.7 μm) and a binder (SBR) were prepared. These were weighed so that the weight ratio of LTO particles:binder was 95:5, and mixed with a dispersion medium (diisobutyl ketone). The obtained mixture was dispersed with an ultrasonic homogenizer (UH-50, manufactured by SMT Co., Ltd.) to obtain a coating layer slurry. The obtained coating layer slurry was applied onto a negative electrode current collector (Ni foil) by a blade coating method using an applicator, and dried under conditions of 100° C. for 30 minutes. The coating width of the applicator was 90 mm. As a result, a negative electrode current collector 1 having a coating layer 2 (thickness 5 μm) was obtained, as shown in FIG. 5 (a).

(負極の作製)
Si粒子(平均粒径2μm)、硫化物固体電解質(10LiI-15LiBr-75(0.75LiS-0.25P)、平均粒径0.5μm)、導電材(VGCF)およびバインダー(SBR)を準備した。これらを、重量比で、Si粒子:硫化物固体電解質:導電材:バインダー=47.0:44.6:7.0:1.4となるように秤量し、分散媒(ジイソブチルケトン)とともに混合した。得られた混合物を、超音波ホモジナイザー(UH-50、株式会社エスエムテー製)で分散させることにより、負極スラリーを得た。得られた負極スラリーを、上述したコート層上に塗工し、100℃30分間の条件で乾燥させた。アプリケータの塗工幅は90mmであった。これにより、図5(b)に示すように、負極活物質層3(厚さ50μm)、コート層2および負極集電体1を有する負極を得た。得られた負極における、コート層の端部角度θおよび負極活物質層の端部角度θ、ならびに、コート層の塗工だれ幅Wおよび負極活物質層の塗工だれ幅Wを、レーザー顕微鏡を用いて測定した。その結果を表1に示す。
(Preparation of negative electrode)
Si particles (average particle size 2 μm), sulfide solid electrolyte (10LiI-15LiBr-75 (0.75Li 2 S-0.25P 2 S 5 ), average particle size 0.5 μm), conductive material (VGCF) and binder (SBR) were prepared. These were weighed out so that the weight ratio of Si particles: sulfide solid electrolyte: conductive material: binder was 47.0: 44.6: 7.0: 1.4, and mixed with a dispersion medium (diisobutyl ketone). The obtained mixture was dispersed with an ultrasonic homogenizer (UH-50, manufactured by SMT Co., Ltd.) to obtain a negative electrode slurry. The obtained negative electrode slurry was applied onto the above-mentioned coating layer and dried under conditions of 100 ° C. for 30 minutes. The coating width of the applicator was 90 mm. As a result, a negative electrode having a negative electrode active material layer 3 (thickness 50 μm), a coating layer 2, and a negative electrode current collector 1 was obtained, as shown in FIG. 5(b). The end angle θ 1 of the coating layer and the end angle θ 2 of the negative electrode active material layer, as well as the coating sagging width W 1 of the coating layer and the coating sagging width W 2 of the negative electrode active material layer, of the obtained negative electrode were measured using a laser microscope. The results are shown in Table 1.

(評価用サンプルの作製)
得られた負極に対して、図5(b)に示すように、塗工長さLが90mmとなるように裁断を行った。その後、図6に示すように、裁断した2つの負極を、負極活物質層3が対向するように配置し、4tonでプレスすることで、評価用サンプルを得た。
(Preparation of evaluation samples)
The obtained negative electrode was cut to a coating length L of 90 mm, as shown in Fig. 5(b) . Thereafter, as shown in Fig. 6 , the two cut negative electrodes were arranged so that the negative electrode active material layers 3 faced each other, and pressed at 4 tons to obtain an evaluation sample.

[実施例2~4、比較例1~7]
ラリーの固形分率を調整し、表1に示す端部角度θ、θおよび塗工だれ幅W、Wが得られるように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、負極および評価用サンプルを得た。
[Examples 2 to 4, Comparative Examples 1 to 7]
A negative electrode and an evaluation sample were obtained in the same manner as in Example 1, except that the solid content of the slurry was adjusted so that the end angles θ 1 and θ 2 and coating drip widths W 1 and W 2 shown in Table 1 were obtained.

[評価]
実施例1~4および比較例1~7で作製した評価用サンプルの絶縁性を評価した。具体的には、サーキットテスターを用いて抵抗を測定した。なお、充電を行っていないLTOを含有するコート層は絶縁性のため、評価用サンプルの抵抗を測定することで、評価用サンプルの絶縁性を評価できる。評価結果を表1、図7および図8に示す。
[evaluation]
The insulating properties of the evaluation samples prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 7 were evaluated. Specifically, the resistance was measured using a circuit tester. Since the coating layer containing LTO that has not been charged is insulating, the insulating properties of the evaluation sample can be evaluated by measuring the resistance of the evaluation sample. The evaluation results are shown in Table 1, and in Figs. 7 and 8.

Figure 0007631912000001
Figure 0007631912000001

表1および図7に示すように、実施例1~4および比較例5~7では、θ/θ>1を満たし、その場合、MΩオーダーの抵抗が得られた。すなわち、2つの負極集電体の間で、絶縁性が維持されていることが確認された。これは、コート層が、未充電状態では絶縁性であるためである。一方、比較例1~4では、コート層から負極活物質層が突出していたため、絶縁性が維持されなかった。なお、突出した部分の面積は僅かであるが、その端部に、例えば金属異物が入り込むと、コート層の発熱量低減機能は大幅に低下すると推測される。 As shown in Table 1 and FIG. 7, in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 5 to 7, θ 21 >1 was satisfied, and in that case, a resistance of the order of MΩ was obtained. That is, it was confirmed that insulation was maintained between the two negative electrode current collectors. This is because the coating layer is insulating in an uncharged state. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 4, the negative electrode active material layer protruded from the coating layer, so insulation was not maintained. Note that although the area of the protruding portion was small, it is presumed that if, for example, a metal foreign object gets into the end of the protruding portion, the heat generation reduction function of the coating layer will be significantly reduced.

また、表1および図8に示すように、実施例1~4では、W/W≦0.97を満たし、比較例5~7に比べて、抵抗が顕著に高いことが確認された。一方、比較例5~7では、プレス時に、コート層から負極活物質層が僅かに突出し、コート層の発熱量低減機能が若干低下したと推測される。このように、θ/θ>1およびW/W≦0.97を満たす負極を用いることで、コート層の発熱量低減機能の低下を抑制できることが確認された。 8, it was confirmed that in Examples 1 to 4, W2 / W1 ≦0.97 was satisfied, and the resistance was significantly higher than that in Comparative Examples 5 to 7. On the other hand, it is presumed that in Comparative Examples 5 to 7, the negative electrode active material layer protruded slightly from the coating layer during pressing, and the heat generation reducing function of the coating layer was slightly reduced. In this way, it was confirmed that the use of a negative electrode that satisfied θ2 / θ1 >1 and W2 / W1 ≦0.97 could suppress the reduction in the heat generation reducing function of the coating layer.

1…負極集電体
2…コート層
3…負極活物質層
4…正極集電体
5…正極活物質層
6…固体電解質層
10…全固体電池
Reference Signs List 1: negative electrode current collector 2: coating layer 3: negative electrode active material layer 4: positive electrode current collector 5: positive electrode active material layer 6: solid electrolyte layer 10: all-solid-state battery

Claims (9)

全固体電池に用いられる負極の製造方法であって、
負極集電体上に、第1活物質である酸化物活物質を含有する第1スラリーを、アプリケータを用いたドクターブレード法により塗工し、コート層を形成するコート層形成工程と、
前記コート層上に、第2活物質を含有する第2スラリーを、アプリケータを用いたドクターブレード法により塗工し、負極活物質層を形成する負極活物質層形成工程と、
を有し、
前記コート層形成工程および負極活物質層形成工程において、
(i)塗工幅方向における前記コート層の端部角度をθとし、前記負極活物質層の端部角度をθとした場合に、θ/θ>1であること、および、
(ii)塗工幅方向における前記コート層の塗工だれ幅をWとし、前記負極活物質層の塗工だれ幅をWとした場合に、W/W≦0.97であること、
を満たすように、前記コート層および前記負極活物質層を形成し、
前記第2スラリーの塗工幅をW とし、第1スラリーの塗工幅をW とした場合に、W /W は、1であり、
前記第1活物質が、チタン酸リチウムおよびニオブチタン系酸化物の少なくとも一方であり、
前記コート層が、導電材を含まない、負極の製造方法。
A method for producing a negative electrode for use in an all-solid-state battery, comprising the steps of:
a coating layer forming step of applying a first slurry containing an oxide active material as a first active material onto a negative electrode current collector by a doctor blade method using an applicator to form a coating layer;
a negative electrode active material layer forming step of applying a second slurry containing a second active material onto the coating layer by a doctor blade method using an applicator to form a negative electrode active material layer;
having
In the coating layer forming step and the negative electrode active material layer forming step,
(i) when the end angle of the coating layer in the coating width direction is θ 1 and the end angle of the negative electrode active material layer is θ 2 , θ 21 >1; and
(ii) when the coating sagging width of the coating layer in the coating width direction is W1 and the coating sagging width of the negative electrode active material layer is W2 , W2 / W1 ≦0.97;
The coating layer and the negative electrode active material layer are formed so as to satisfy
When the coating width of the second slurry is W S and the coating width of the first slurry is W F , W S /W F is 1;
the first active material is at least one of lithium titanate and niobium titanium oxide;
The method for producing a negative electrode, wherein the coating layer does not contain a conductive material .
前記W/Wが、0.85≦W/Wである、請求項1に記載の負極の製造方法。 The method for producing a negative electrode according to claim 1 , wherein the W 2 /W 1 ratio satisfies 0.85≦W 2 /W 1 . 前記コート層および前記負極活物質層を、厚さ方向に沿ってプレスするプレス工程を有する、請求項1または請求項2に記載の負極の製造方法。 The method for producing the negative electrode according to claim 1 or 2, further comprising a pressing step in which the coating layer and the negative electrode active material layer are pressed in the thickness direction. 前記コート層の端部および前記負極活物質層の端部を含む負極タブを形成する負極タブ形成工程を有する、請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載の負極の製造方法。 The method for manufacturing the negative electrode according to any one of claims 1 to 3, comprising a negative electrode tab forming step for forming a negative electrode tab including an end of the coating layer and an end of the negative electrode active material layer. 前記コート層が、固体電解質およびバインダーの少なくとも一つを含有する、請求項1から請求項までのいずれかの請求項に記載の負極の製造方法。 The method for producing a negative electrode according to claim 1 , wherein the coating layer contains at least one of a solid electrolyte and a binder. 前記負極活物質層の厚さに対する前記コート層の厚さの割合が、3%以上13%以下である、請求項1から請求項までのいずれかの請求項に記載の負極の製造方法。 The method for producing a negative electrode according to claim 1 , wherein a ratio of a thickness of the coating layer to a thickness of the negative electrode active material layer is 3% or more and 13 % or less. 前記第2活物質が、充電による全体膨張率が14%以上である、請求項1から請求項までのいずれかの請求項に記載の負極の製造方法。 The method for producing a negative electrode according to claim 1 , wherein the second active material has an overall expansion rate upon charging of 14% or more. 前記第2活物質が、Si系活物質である、請求項1から請求項までのいずれかの請求項に記載の負極の製造方法。 The method for producing a negative electrode according to claim 1 , wherein the second active material is a Si-based active material. 請求項1から請求項までのいずれかの請求項に記載の負極の製造方法により、負極を製造する負極製造工程を有する、全固体電池の製造方法。 A method for producing an all-solid-state battery, comprising: a negative electrode production step of producing a negative electrode by the method for producing a negative electrode according to any one of claims 1 to 8 .
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