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JP7666341B2 - slurry - Google Patents
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JP7666341B2 - slurry - Google Patents

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Description

本願はスラリーに関する。 This application relates to slurries.

電池の活物質層を形成するために、活物質層を構成する材料を含有するスラリーを用いる場合がある。スラリーを用いる場合、所定の基材にスラリーを塗布して乾燥することにより活物質層が得られる。 In order to form the active material layer of a battery, a slurry containing the materials that make up the active material layer may be used. When using a slurry, the active material layer is obtained by applying the slurry to a specified substrate and drying it.

特許文献1は、硫化物固体電解質と2種の溶媒とを含むスラリーを開示している。また、同文献には、当該スラリーに活物質を含有してもよいことが記載されている。特許文献2は、BET法による比表面積が40~300m/g、酸素含有量(重量%)を比表面積(m/g)で割った値が0.1以下であるシリコン系粒子を開示している。また同文献には、シリコン系粒子を含むスラリーが記載されている。特許文献3は、酸化物活物質と、固体電解質と、分散媒と、導電助材および結着材の少なくとも一方を含有するスラリーの製造方法を開示している。 Patent Document 1 discloses a slurry containing a sulfide solid electrolyte and two kinds of solvents. The same document also describes that the slurry may contain an active material. Patent Document 2 discloses silicon-based particles having a specific surface area of 40 to 300 m 2 /g measured by the BET method and a value obtained by dividing the oxygen content (wt %) by the specific surface area (m 2 /g) of 0.1 or less. The same document also describes a slurry containing silicon-based particles. Patent Document 3 discloses a method for producing a slurry containing an oxide active material, a solid electrolyte, a dispersion medium, and at least one of a conductive assistant and a binder.

特開2021-68673号公報JP 2021-68673 A 特開2017-112057号公報JP 2017-112057 A 特開2020-177755号公報JP 2020-177755 A

活物質層を形成するためのスラリーでは、固体電解質との反応を防止するために、低極性溶媒を用いる場合がある。一方で、活物質としてシリコン粒子を用いる場合、シリコン粒子と低極性溶媒との親和性が低いため、スラリーの分散性が悪化し、凝集しやすい問題がある。凝集を抑制するために、スラリーに分散剤が添加されるが、シリコン粒子表面が酸化されていない場合、スラリーの分散性はあまり改善されない。 In the slurry for forming the active material layer, a low-polarity solvent may be used to prevent reaction with the solid electrolyte. On the other hand, when silicon particles are used as the active material, there is a problem that the dispersibility of the slurry deteriorates and the particles tend to aggregate due to the low affinity between the silicon particles and the low-polarity solvent. To suppress aggregation, a dispersant is added to the slurry, but if the silicon particle surface is not oxidized, the dispersibility of the slurry is not improved much.

そこで、本開示の主な目的は、上記実情を鑑み、分散性を向上することができるスラリーを提供することである。 Therefore, the main objective of this disclosure is to provide a slurry that can improve dispersibility in light of the above circumstances.

本開示は、上記課題を解決するための一つの態様として、溶媒と、シリコン粒子、固体電解質と、分散剤と、を含有し、溶媒はハンセン溶解度パラメータの極性項δPが4以下である低極性溶媒を含み、分散剤が分散剤が塩基性官能基を有する第1分散剤を含有し、シリコン粒子はピリジン吸着後のFT-IRスペクトルにおいて、1600±10cm-1の範囲及び1443±10cm-1の範囲にピークを有する、スラリーを提供する。 As one aspect for solving the above-mentioned problems, the present disclosure provides a slurry containing a solvent, silicon particles, a solid electrolyte, and a dispersant, wherein the solvent includes a low-polarity solvent having a polarity term δP of the Hansen solubility parameter of 4 or less, the dispersant includes a first dispersant having a basic functional group, and the silicon particles have peaks in the range of 1600±10 cm −1 and the range of 1443 ±10 cm −1 in an FT-IR spectrum after pyridine adsorption.

本開示のスラリーによれば、分散性を向上することができる。 The slurry disclosed herein can improve dispersibility.

実施例1及び比較例1のシリコン粒子のFT-IRスペクトルである。FT-IR spectra of silicon particles of Example 1 and Comparative Example 1.

[スラリー]
本開示のスラリーは、溶媒と、シリコン粒子、固体電解質と、分散剤と、を含有し、溶媒はハンセン溶解度パラメータの極性項δPが4以下である低極性溶媒を含み、分散剤が塩基性官能基を有する第1分散剤を含有し、シリコン粒子はピリジン吸着後のFT-IRスペクトルにおいて、1600±10cm-1の範囲及び1443±10cm-1の範囲にピークを有する。
[slurry]
The slurry of the present disclosure contains a solvent, silicon particles, a solid electrolyte, and a dispersant, the solvent includes a low-polarity solvent having a polarity term δP of the Hansen solubility parameter of 4 or less, the dispersant includes a first dispersant having a basic functional group, and the silicon particles have peaks in the range of 1600±10 cm −1 and the range of 1443 ±10 cm −1 in an FT-IR spectrum after pyridine adsorption.

まず、溶媒がハンセン溶解度パラメータの極性項δPが4以下である低極性溶媒を含むことで、溶媒とスラリー中の固形分、特に固体電解質との反応を抑制することができる。また、シリコン粒子はピリジン吸着後のFT-IRスペクトルにおいて所定のピークを有している。これは、粒子表面に酸点が存在することを意味している。従って、塩基性官能基を有する第1分散剤がシリコン粒子表面の酸点に効率よく吸着することができるようになり、スラリーの分散性が向上する。 First, by including a low-polarity solvent with a polarity term δP of the Hansen solubility parameter of 4 or less, the reaction between the solvent and the solid content in the slurry, particularly the solid electrolyte, can be suppressed. In addition, the silicon particles have a certain peak in the FT-IR spectrum after pyridine adsorption. This means that acid sites exist on the particle surface. Therefore, the first dispersant having a basic functional group can be efficiently adsorbed to the acid sites on the silicon particle surface, improving the dispersibility of the slurry.

また、分散性が低いスラリーから得られる活物質層は剥離強度が低い問題があったが、本開示のスラリーによればこの問題も解決することができる。すなわち、本開示のスラリーは分散性が高いため、当該スラリーから得られる活物質層は電池製造に適用可能な剥離強度を有する。 In addition, active material layers obtained from slurries with low dispersibility have a problem of low peel strength, but the slurry disclosed herein can solve this problem. In other words, because the slurry disclosed herein has high dispersibility, the active material layers obtained from the slurry have a peel strength that is applicable to battery manufacturing.

以下、本開示のスラリーについてさらに説明する。 The slurry of this disclosure is further described below.

<溶媒>
本開示における溶媒はハンセン溶解度パラメータの極性項δPが4以下の低極性溶媒を含む。溶媒は低極性溶媒以外の溶媒を含んでいてもよい。低極性溶媒以外の溶媒は特に限定されず、通常スラリーに用いられる公知の溶媒でよい。
<Solvent>
The solvent in the present disclosure includes a low polarity solvent having a polarity term δP of the Hansen solubility parameter of 4 or less. The solvent may include a solvent other than the low polarity solvent. The solvent other than the low polarity solvent is not particularly limited, and may be a known solvent that is usually used for slurries.

(低極性溶媒)
低極性溶媒はハンセン溶解度パラメータの極性項δPが4以下である。ハンセン溶解度パラメータの極性項δPは、Hansen Solubility Parameters: A user's handbook, Second Edition. Boca Raton, Fla: CRC Press.(Hansen, Charles (2007))から求めることができる。なお、溶解度の単位はMPa0.5である。
(Low polarity solvent)
A low polarity solvent has a polarity term δP of the Hansen solubility parameter of 4 or less. The polarity term δP of the Hansen solubility parameter can be obtained from Hansen Solubility Parameters: A user's handbook, Second Edition. Boca Raton, Fla: CRC Press. (Hansen, Charles (2007)). The unit of solubility is MPa 0.5 .

低極性溶媒は、テトラリン(δP=2)、酪酸ブチル(δP=2.9)、ジイソブチルケトン(δP=3.7)、メシチレン(δP=0.6)、ヘプタン(δP=0)、ジブチルエーテル(δP=3.4)、デカン(δP=0)、トルエン(δP=1.4)等が挙げられる。これらは単一で用いられていてもよく、複数を混合して用いられてもよい。 Low polarity solvents include tetralin (δP = 2), butyl butyrate (δP = 2.9), diisobutyl ketone (δP = 3.7), mesitylene (δP = 0.6), heptane (δP = 0), dibutyl ether (δP = 3.4), decane (δP = 0), toluene (δP = 1.4), etc. These may be used alone or in combination.

溶媒における低極性溶媒の含有量は特に限定されないが、例えば50重量%以上としてもよく、80重量%以上としてもよく、90重量%以上としてもよく、95重量%以上としてもよく、100重量%としてもよい。 The content of the low polarity solvent in the solvent is not particularly limited, but may be, for example, 50% by weight or more, 80% by weight or more, 90% by weight or more, 95% by weight or more, or 100% by weight.

溶媒が低極性溶媒を含有することにより、溶媒とスラリー中の固形分、特に固体電解質との反応を抑制することができる。 By containing a low polarity solvent, the reaction between the solvent and the solids in the slurry, particularly the solid electrolyte, can be suppressed.

<シリコン粒子>
本開示のスラリーはシリコン粒子を含有する。シリコン粒子は、ピリジン吸着後のFT-IRスペクトルにおいて、1600±10cm-1の範囲及び1443±10cm-1の範囲にピークを有する。これは、シリコン粒子表面に酸点が存在することを意味する。「酸点」とは、表面において、酸(ブレンステッド酸又はルイス酸)として機能する部位である。このような酸点は、シリコン粒子を酸化し、表面の酸素量を所定量まで増加させることで発現させることができる。
<Silicon particles>
The slurry of the present disclosure contains silicon particles. The silicon particles have peaks in the range of 1600±10 cm −1 and 14 43 ±10 cm −1 in the FT-IR spectrum after pyridine adsorption. This means that acid sites exist on the silicon particle surface. An "acid site" is a site on the surface that functions as an acid (Bronsted acid or Lewis acid). Such acid sites can be developed by oxidizing the silicon particles and increasing the amount of oxygen on the surface to a predetermined amount.

ここで、FT-IRスペクトルの測定方法について説明する。まず、シリコン粒子を不活性雰囲気下(例えばN雰囲気下)において500℃に加熱する。この状態を30分以上60分以下の範囲で保持する。次に、シリコン粒子の温度を100℃に降温し、減圧雰囲気とする。続いて、シリコン粒子をピリジン蒸気に暴露する。そして、再度不活性雰囲気に戻し、拡散反射法でFT-IR測定を行う。これにより、ピリジン吸着後のシリコン粒子のFT-IRスペクトルが得られる。 Here, the method of measuring the FT-IR spectrum will be described. First, the silicon particles are heated to 500°C in an inert atmosphere (for example, in a N2 atmosphere). This state is maintained for 30 to 60 minutes. Next, the temperature of the silicon particles is lowered to 100°C, and the atmosphere is reduced pressure. Next, the silicon particles are exposed to pyridine vapor. Then, the atmosphere is returned to the inert atmosphere, and FT-IR measurement is performed by the diffuse reflectance method. This allows the FT-IR spectrum of the silicon particles after pyridine adsorption to be obtained.

このようなFT-IRスペクトルが得られるシリコン粒子は、上述した通り、シリコン粒子を酸化し、酸素量を増加させる必要がある。シリコン粒子の酸化方法は、例えば空気中または水蒸気中で500℃以上に加熱する方法が挙げられる。温度の上限は特に限定されないが、例えば1000℃以下である。 As described above, in order to obtain such an FT-IR spectrum, the silicon particles must be oxidized to increase the amount of oxygen. One method for oxidizing silicon particles is to heat them in air or water vapor to 500°C or higher. There is no particular upper limit to the temperature, but it is, for example, 1000°C or lower.

シリコン粒子の酸素量は上記のFT-IRスペクトルを得ることができれば特に限定されないが、例えば3重量%以上としてよく、5重量%以上としてよく、5.9重量%以上としてよく、10重量%以下としてよく、8重量%以下としてよく、7重量%以下としてよい。 The oxygen content of the silicon particles is not particularly limited as long as the above FT-IR spectrum can be obtained, but may be, for example, 3% by weight or more, 5% by weight or more, 5.9% by weight or more, 10% by weight or less, 8% by weight or less, or 7% by weight or less.

シリコン粒子の酸素量は、次のように算出することができる。まず、シリコン粒子を黒鉛坩堝に投入し、加熱、溶解することによって発生するCO量をNDIR法で検出し、その結果から酸素量を算出することができる。 The amount of oxygen in silicon particles can be calculated as follows: First, silicon particles are placed in a graphite crucible, heated and melted, and the amount of CO2 generated is detected by the NDIR method, and the amount of oxygen can be calculated from the results.

シリコン粒子の比表面積は特に限定されないが、例えば30m/g以上としてもよく、40m/g以上としてもよく、60m/g以下としてもよく、53m/g以下としてもよい。シリコン粒子の比表面積はBET法により測定することができる。 The specific surface area of the silicon particles is not particularly limited, but may be, for example, 30 m 2 /g or more, 40 m 2 /g or more, 60 m 2 /g or less, or 53 m 2 /g or less. The specific surface area of the silicon particles can be measured by the BET method.

シリコン粒子の比表面積に対する酸素量比率(酸素量/比表面積)は上記のFT-IRスペクトルを得ることができれば特に限定されないが、例えば0.1以上としてもよく、0.111以上としてもよく、0.2以下としてもよく、0.175以下としてもよい。 The ratio of oxygen content to the specific surface area of the silicon particles (oxygen content/specific surface area) is not particularly limited as long as the above FT-IR spectrum can be obtained, but may be, for example, 0.1 or more, 0.111 or more, 0.2 or less, or 0.175 or less.

シリコン粒子の形状は特に限定されず、例えば球状、楕円球状、柱状、鱗片状が挙げられる。また、シリコンは結晶質であっても非晶質でであってもよい。さらに、シリコン粒子は多孔質(ポーラス)であってもよい。 The shape of the silicon particles is not particularly limited, and examples of the shape include spheres, ellipsoids, columns, and scales. Silicon may be crystalline or amorphous. Furthermore, silicon particles may be porous.

シリコン粒子の粒径は特に限定されないが、0.1μm以上としてもよく、1μm以上としてもよく、20μm以下としてもよく、10μm以下としてもよく、5μm以下としてもよい。 The particle size of the silicon particles is not particularly limited, but may be 0.1 μm or more, 1 μm or more, 20 μm or less, 10 μm or less, or 5 μm or less.

本明細書における「粒径」とは、走査型電子顕微鏡(SEM)で粒子を観察し、各粒子に外接する矩形の長辺を直径として集計し、粒子数で除算して平均した値として求めることができる。測定する粒子数は少なくとも10個以上とする。好ましくは100個以上である。 In this specification, "particle size" can be determined by observing particles with a scanning electron microscope (SEM), counting the diameter of the long side of the rectangle circumscribing each particle, and dividing the average by the number of particles. The number of particles to be measured should be at least 10 or more. Preferably, it is 100 or more.

スラリーに含有される全固形分に対するシリコン粒子の含有量は特に限定されないが、例えば30重量%以上としてもよく、50重量%以上としてもよく、80重量%以下としてもよく、60重量%以下としてもよい。 The content of silicon particles relative to the total solid content in the slurry is not particularly limited, but may be, for example, 30% by weight or more, 50% by weight or more, 80% by weight or less, or 60% by weight or less.

<固体電解質>
本開示の固体電解質はLiイオン電導性を有し、全固体リチウムイオン電池に適用可能な固体電解質であれば特に限定されない。固体電解質は、ガラス質(非結晶質)であってもよく、結晶化ガラス質であってもよく、結晶質であってもよい。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、及びハロゲン化物固体電解質が挙げられる。好ましくは硫化物固体電解質である。
<Solid electrolyte>
The solid electrolyte of the present disclosure is not particularly limited as long as it has Li ion conductivity and is applicable to all-solid-state lithium ion batteries. The solid electrolyte may be vitreous (amorphous), crystallized vitreous, or crystalline. Examples of the solid electrolyte include sulfide solid electrolytes, oxide solid electrolytes, nitride solid electrolytes, and halide solid electrolytes. The sulfide solid electrolyte is preferred.

硫化物固体電解質は、Li元素と、M元素(Mは、P、Ge、Si、Sn、BおよびAlの少なくとも一種であることが好ましい)と、S元素とを含有することが好ましい。硫化物固体電解質は、ハロゲン元素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。また、非晶質硫化物固体電解質は、O元素をさらに含有していてもよい。 The sulfide solid electrolyte preferably contains Li, M (M is preferably at least one of P, Ge, Si, Sn, B, and Al), and S. The sulfide solid electrolyte may further contain a halogen element. Examples of halogen elements include F, Cl, Br, and I. The amorphous sulfide solid electrolyte may further contain O.

硫化物固体電解質としては、例えば、LiS-P、LiS-P-LiI、LiS-P-GeS、LiS-P-LiO、LiS-P-LiO-LiI、LiS-P-LiI-LiBr、LiS-SiS、LiS-SiS-LiI、LiS-SiS-LiBr、LiS-SiS-LiCl、LiS-SiS-B-LiI、LiS-SiS-P-LiI、LiS-B、LiS-P-Z(ただし、m、nは正の数。Zは、Ge、Zn、Gaのいずれか。)、LiS-GeS、LiS-SiS-LiPO、LiS-SiS-LiMO(ただし、x、yは正の数。Mは、P、Si、Ge、B、Al、Ga、Inのいずれか。)が挙げられる。 Examples of the sulfide solid electrolyte include Li 2 S-P 2 S 5 , Li 2 S-P 2 S 5 -LiI, Li 2 S-P 2 S 5 -GeS 2 , Li 2 S-P 2 S 5 -Li 2 O, Li 2 S-P 2 S 5 -Li 2 O-LiI, Li 2 S-P 2 S 5 -LiI-LiBr, 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 S-B 2 S 3 , Li 2 S-P 2 S 5 -Z m S n (where m and n are positive numbers, and Z is Ge, Zn, or Ga), Li 2 S-GeS 2 , Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4 , and Li 2 S-SiS 2 -Li x MO y (where x and y are positive numbers, and M is P, Si, Ge, B, Al, Ga, or In).

酸化物固体電解質としては、例えば、リチウムランタンジルコニウム含有複合酸化物(LLZO)、Alドープ-LLZO、リチウムランタンチタン含有複合酸化物(LLTO)、Alドープ-LLTO、リン酸リチウムオキシナイトライド(LIPON)等が挙げられる。窒化物固体電解質としては、例えば、LiN、LiN-LiI-LiOHが挙げられる。ハロゲン化物固体電解質としては、例えば、LiF、LiCl、LiBr、LiI、LiI-Alが挙げられる。 Examples of oxide solid electrolytes include lithium lanthanum zirconium-containing composite oxide (LLZO), Al-doped LLZO, lithium lanthanum titanium-containing composite oxide (LLTO), Al-doped LLTO, and lithium oxynitride phosphate (LIPON). Examples of nitride solid electrolytes include Li 3 N and Li 3 N-LiI-LiOH. Examples of halide solid electrolytes include LiF, LiCl, LiBr, LiI, and LiI-Al 2 O 3 .

固体電解質の形状は特に限定されず、例えば球状、楕円球状、柱状、鱗片状が挙げられる。 The shape of the solid electrolyte is not particularly limited, and examples include spheres, ellipsoids, columns, and scales.

固体電解質の粒径は特に限定されないが、0.1μm以上としてもよく、1μm以上としてもよく、20μm以下としてもよく、10μm以下としてもよく、5μm以下としてもよい。 The particle size of the solid electrolyte is not particularly limited, but may be 0.1 μm or more, 1 μm or more, 20 μm or less, 10 μm or less, or 5 μm or less.

スラリーに含有される全固形分に対する固体電解質の割合は特に限定されないが、例えば20重量%以上でもよく、30重量%以上でもよく、40重量%以上でもよく、60重量%以下でもよく、50重量%以下でもよい。 The ratio of the solid electrolyte to the total solid content contained in the slurry is not particularly limited, but may be, for example, 20% by weight or more, 30% by weight or more, 40% by weight or more, 60% by weight or less, or 50% by weight or less.

<分散剤>
本開示における分散剤は塩基性官能基を有する第1分散剤を含有する。分散剤は第1分散剤以外の分散剤を含んでもよい。第1分散剤以外の分散剤は特に限定されず、通常スラリーに用いられる公知の分散剤でよい。例えば、公知の界面活性剤が挙げられる。
<Dispersant>
The dispersant in the present disclosure contains a first dispersant having a basic functional group. The dispersant may contain a dispersant other than the first dispersant. The dispersant other than the first dispersant is not particularly limited, and may be a known dispersant that is usually used in slurries. For example, a known surfactant may be mentioned.

スラリーに含有される全固形分に対する分散剤の含有量は特に限定されないが、例えば、0.1重量%以上でもよく、0.5重量%以上でもよく、0.8重量%以上でもよく、5重量%以下でもよく、2重量%以下でもよく、1重量%以下でもよい。 The content of the dispersant relative to the total solid content in the slurry is not particularly limited, but may be, for example, 0.1% by weight or more, 0.5% by weight or more, 0.8% by weight or more, 5% by weight or less, 2% by weight or less, or 1% by weight or less.

(第1分散剤)
第1分散剤は塩基性官能基を有する。塩基性官能基は第1分散剤の疎媒部に含有されている。第1分散剤に含有される塩基官能基とは3級アミノ基やピリジル基、イミダゾール基等の反応性を有する水素を有さない窒素含有官能基が挙げられる。疎水部としては、アルキル基等の炭化水素基が挙げられる。このような第1分散剤は上記溶媒に可溶であれば特に限定されないが例えばアルキルイミダゾリンを挙げることができる。アルキルイミダゾリンのアルキル基の炭素数は特に限定されないが、例えば5~30の範囲である。
(First Dispersant)
The first dispersant has a basic functional group. The basic functional group is contained in the solvent-phobic portion of the first dispersant. Examples of the basic functional group contained in the first dispersant include reactive nitrogen-containing functional groups that do not have hydrogen, such as tertiary amino groups, pyridyl groups, and imidazole groups. Examples of the hydrophobic portion include hydrocarbon groups such as alkyl groups. Such a first dispersant is not particularly limited as long as it is soluble in the above-mentioned solvent, and examples thereof include alkylimidazoline. The number of carbon atoms in the alkyl group of the alkylimidazoline is not particularly limited, and is, for example, in the range of 5 to 30.

スラリーが塩基性官能基を有する第1分散剤を含有することにより、シリコン粒子の酸点に分散剤の塩基性官能基を吸着させ、スラリーの分散性を向上することができる。 By including a first dispersant having a basic functional group in the slurry, the basic functional group of the dispersant can be adsorbed to the acid sites of the silicon particles, improving the dispersibility of the slurry.

第1分散剤の分子量は特に限定されないが、1000以下であってもよく、800以下であってもよく、600以下であってもよい。第1分散剤の分子量の下限は特に限定されないが、例えば第1分散剤の分子量は100以上であってもよく、300以上であってもよく、400以上であってもよい。第1分散剤の分子量は各種NMR(例えば、1H-NMR、13C-NMR)や各種MS(例えば、ESI-MS)等を用いて測定することができる。 The molecular weight of the first dispersant is not particularly limited, but may be 1000 or less, 800 or less, or 600 or less. The lower limit of the molecular weight of the first dispersant is not particularly limited, but for example, the molecular weight of the first dispersant may be 100 or more, 300 or more, or 400 or more. The molecular weight of the first dispersant can be measured using various NMR (e.g., 1H-NMR, 13C-NMR) or various MS (e.g., ESI-MS), etc.

第1分散剤の疎水部の炭素数は特に限定されないが、例えば5以上でもよく、10以上でもよく、30以下でもよく、20以下でもよい。 The number of carbon atoms in the hydrophobic portion of the first dispersant is not particularly limited, but may be, for example, 5 or more, 10 or more, 30 or less, or 20 or less.

<バインダ>
本開示のスラリーは任意の成分としてバインダが含有されていてもよい。バインダとしては、リチウムイオン電池に適用可能なバインダであれば特に限定されない。例えば、ブタジエンゴム(BR)、ブチレンゴム(IIR)、アクリレートブタジエンゴム(ABR)、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリフッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(PVdF-HFP)等が挙げられる。これらは単一で用いられていてもよく、複数種類が用いられてもよい。
<Binder>
The slurry of the present disclosure may contain a binder as an optional component. The binder is not particularly limited as long as it is applicable to lithium ion batteries. For example, butadiene rubber (BR), butylene rubber (IIR), acrylate butadiene rubber (ABR), styrene-butadiene rubber (SBR), polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP), etc. may be mentioned. These may be used alone or in combination.

スラリーに含有される全固形分に対するバインダの含有量は特に限定されないが、例えば0.1重量%以上でもよく、0.3重量%以上でもよく、0.6重量%以上でもよく、0.8重量%以上でもよく、5重量%以下でもよく、2重量%以下でもよく、1.1重量%以下でもよく、1重量%以下でもよい。 The binder content relative to the total solid content in the slurry is not particularly limited, but may be, for example, 0.1% by weight or more, 0.3% by weight or more, 0.6% by weight or more, 0.8% by weight or more, 5% by weight or less, 2% by weight or less, 1.1% by weight or less, or 1% by weight or less.

<導電助剤>
本開示のスラリーは任意の成分として導電助剤が含有されていてもよい。導電助剤としては、リチウムイオン電池に適用可能なバインダであれば特に限定されない。例えば、アセチレンブラックやケッチェンブラック、気相法炭素繊維(VGCF)等の炭素材料やニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料が挙げられる。
<Conductive assistant>
The slurry of the present disclosure may contain a conductive assistant as an optional component. The conductive assistant is not particularly limited as long as it is a binder that can be applied to lithium ion batteries. For example, carbon materials such as acetylene black, ketjen black, and vapor grown carbon fiber (VGCF), and metal materials such as nickel, aluminum, and stainless steel can be mentioned.

スラリーに含有される全固形分に対する導電助剤の含有量は特に限定されないが、例えば1重量%以上でもよく、2重量%以上でもよく、4重量%以上でもよく、10重量%以下でもよく、8重量%以下でもよく、6重量%以下でもよい。 The content of the conductive additive relative to the total solid content in the slurry is not particularly limited, but may be, for example, 1% by weight or more, 2% by weight or more, 4% by weight or more, 10% by weight or less, 8% by weight or less, or 6% by weight or less.

<その他の成分>
スラリーは必要に応じてその他成分、例えば各種添加剤等を含んでもよい。
<Other ingredients>
The slurry may contain other components, such as various additives, as necessary.

<スラリー>
本開示のスラリーの粘度は特に限定されないが、例えば10mPa・s以上としてもよく、30mPa・s以上としてもよく、100mPa・s以下としてもよく、80mPa・s以下としてもよい。
<Slurry>
The viscosity of the slurry of the present disclosure is not particularly limited, and may be, for example, 10 mPa·s or more, 30 mPa·s or more, 100 mPa·s or less, or 80 mPa·s or less.

スラリーの粘度は次のように測定する。φ35mm、傾斜2°のコーンプレートにスラリーを配置し、40/sのせん断速度でコーンプレートを30秒回転させた後、スラリーの粘度をレオロメータにより測定する。 The viscosity of the slurry is measured as follows: The slurry is placed on a cone plate with a diameter of 35 mm and an inclination of 2°, and the cone plate is rotated for 30 seconds at a shear rate of 40/s, after which the viscosity of the slurry is measured using a rheometer.

本開示のスラリーの粒度は特に限定されないが、1μm以上としてもよく、10μm以上としてもよく、100μm以上としてもよく、500μm以下としてもよく、300μm以下としてもよく、200μm以下としてもよく、スラリーの粒度はJIS K 5600-2-5:1999に従って測定することができる。 The particle size of the slurry of the present disclosure is not particularly limited, but may be 1 μm or more, 10 μm or more, 100 μm or more, 500 μm or less, 300 μm or less, or 200 μm or less, and the particle size of the slurry can be measured in accordance with JIS K 5600-2-5:1999.

本開示のスラリーは各成分と溶媒とを混合することにより得ることができる。混合方法は特に限定されず、公知の方法により実施することができる。例えば、溶媒に各成分を添加しながら、混合することにより本開示のスラリーが得られる。混合方法は特に限定されず、ブレンダーを用いてもよく、超音波を用いてもよい。 The slurry of the present disclosure can be obtained by mixing each component with a solvent. The mixing method is not particularly limited, and can be performed by a known method. For example, the slurry of the present disclosure can be obtained by adding each component to a solvent while mixing. The mixing method is not particularly limited, and a blender or ultrasound may be used.

本開示のスラリーはリチウムイオン電池用、特に全固体リチウムイオン電池用の活物質層を形成するために用いられる。活物質層は正極活物質層であっても負極層であってもよいが、好ましくは負極活物質層である。 The slurry of the present disclosure is used to form an active material layer for a lithium ion battery, particularly an all-solid-state lithium ion battery. The active material layer may be a positive electrode active material layer or a negative electrode layer, but is preferably a negative electrode active material layer.

[負極活物質層の製造方法]
本開示の負極活物質層の製造方法は、本開示のスラリーを基材に塗工する工程(塗工工程)と、塗工されたスラリーを乾燥する工程(乾燥工程)とを備える。本開示のスラリーは分散性が高いため、当該スラリーから得られる負極活物質層は、電池製造に適用可能な剥離強度を有する。従って、本開示の負極活物質層の製造方法によれば、スラリーの塗工不良の発生が抑制された負極活物質層が得られる。
[Method of manufacturing negative electrode active material layer]
The method for producing an anode active material layer according to the present disclosure includes a step of applying the slurry of the present disclosure to a substrate (application step) and a step of drying the applied slurry (drying step). The slurry of the present disclosure has high dispersibility, so that the anode active material layer obtained from the slurry has a peel strength applicable to battery production. Therefore, according to the method for producing an anode active material layer according to the present disclosure, an anode active material layer in which the occurrence of slurry application defects is suppressed can be obtained.

塗工工程は公知の方法により実施することができる。例えばドクターブレード法、ダイコート法、グラビアコート法、スプレー塗工法、静電塗工法、バー塗工法等の一般的な方法が挙げられる。また、スラリーを塗工する基材は特に限定されず、金属箔でもよく、集電体でもよく、固体電解質層でもよい。 The coating process can be carried out by a known method. For example, common methods such as doctor blade method, die coating method, gravure coating method, spray coating method, electrostatic coating method, and bar coating method can be mentioned. In addition, the substrate to which the slurry is applied is not particularly limited, and may be a metal foil, a current collector, or a solid electrolyte layer.

乾燥工程は公知の方法により実施することができる。例えば、スラリーを50℃~200℃以下の範囲に加熱してもよい。また、雰囲気を不活性雰囲気や減圧雰囲気に設定してもよい。 The drying process can be carried out by a known method. For example, the slurry may be heated to a temperature range of 50°C to 200°C. The atmosphere may also be set to an inert atmosphere or a reduced pressure atmosphere.

得られた負極活物質層の形状は特に限定されないが、シート状であることが好ましい。負極活物質層の厚みは特に限定されず、所望の電池性能に応じて適宜設定すればよい。例えば、0.1μm以上1mm以下の範囲である。 The shape of the obtained negative electrode active material layer is not particularly limited, but it is preferably in the form of a sheet. The thickness of the negative electrode active material layer is not particularly limited and may be set appropriately according to the desired battery performance. For example, it is in the range of 0.1 μm to 1 mm.

[全固体電池の製造方法]
本開示の全固体電池の製造方法は、本開示の負極活物質層の製造方法により負極活物質層を作製する工程(負極活物質層作製工程)と、正極活物質層を作製する工程(正極活物質層作製工程)と、固体電解質層を作製する工程(固体電解質層作製工程)とを、負極活物質層、固体電解質層、及び正極活物質層をこの順で積層する工程(積層工程)と、を備えている。本開示の全固体電池の製造方法によれば、スラリーの塗工不良の発生が抑制された負極活物質層を含む全固体電池が得られる。
[Method of manufacturing all-solid-state battery]
The method for producing an all-solid-state battery according to the present disclosure includes a step of producing an anode active material layer by the method for producing an anode active material layer according to the present disclosure (anode active material layer producing step), a step of producing a cathode active material layer (cathode active material layer producing step), a step of producing a solid electrolyte layer (solid electrolyte layer producing step), and a step of stacking the anode active material layer, the solid electrolyte layer, and the cathode active material layer in this order (stacking step). According to the method for producing an all-solid-state battery according to the present disclosure, an all-solid-state battery including an anode active material layer in which the occurrence of slurry coating defects is suppressed can be obtained.

<負極活物質層作製工程>
負極活物質層作製工程は、本開示の負極活物質層の製造方法により実施される。負極活物質作製工程において、スラリーを塗布する基材に負極集電体を用いてもよい。これにより、負極を作製することができる。
<Negative electrode active material layer preparation process>
The negative electrode active material layer preparation step is carried out by the method for producing a negative electrode active material layer of the present disclosure. In the negative electrode active material preparation step, a negative electrode current collector may be used as a substrate to which the slurry is applied. This allows the negative electrode to be prepared.

負極集電体の材料は、公知の材料から目的に応じて適宜選択することができる。例えば、Cu、Ni、Cr、Au、Pt、Ag、Al、Fe、Ti、Zn、Co、ステンレス鋼等が挙げられる。負極集電体の厚みは特に限定されず、所望の電池性能に応じて適宜設定すればよい。例えば、0.1μm以上1mm以下の範囲である。 The material of the negative electrode current collector can be appropriately selected from known materials depending on the purpose. Examples include Cu, Ni, Cr, Au, Pt, Ag, Al, Fe, Ti, Zn, Co, stainless steel, etc. The thickness of the negative electrode current collector is not particularly limited and may be appropriately set depending on the desired battery performance. For example, it is in the range of 0.1 μm to 1 mm.

<正極活物質層作製工程>
正極活物質層作製工程は、公知の方法により実施することができる。例えば、正極活物質層を構成する材料を乾式で混合し、プレスすることにより正極活物質層が得られる。あるいは、正極活物質層を構成する材料を溶媒に分散してスラリーを形成し、得られたスラリーを基材に塗布して、乾燥することにより正極活物質層を得ることができる。基材には正極集電体を用いてもよい。これにより、正極を作製することができる。以下に、正極集電体及び正極活物質層について説明する。
<Positive electrode active material layer preparation process>
The positive electrode active material layer preparation step can be carried out by a known method. For example, the materials constituting the positive electrode active material layer are mixed in a dry state and pressed to obtain the positive electrode active material layer. Alternatively, the materials constituting the positive electrode active material layer are dispersed in a solvent to form a slurry, and the obtained slurry is applied to a substrate and dried to obtain the positive electrode active material layer. A positive electrode current collector may be used as the substrate. This allows the positive electrode to be prepared. The positive electrode current collector and the positive electrode active material layer will be described below.

正極集電体の材料は特に限定されず、公知の材料から目的に応じて適宜選択することができる。例えば、Cu、Ni、Cr、Au、Pt、Ag、Al、Fe、Ti、Zn、Co、ステンレス鋼等が挙げられる。正極集電体の厚みは特に限定されず、所望の電池性能に応じて適宜設定すればよい。例えば、0.1μm以上1mm以下の範囲である。 The material of the positive electrode current collector is not particularly limited, and can be appropriately selected from known materials depending on the purpose. Examples include Cu, Ni, Cr, Au, Pt, Ag, Al, Fe, Ti, Zn, Co, stainless steel, etc. The thickness of the positive electrode current collector is not particularly limited, and can be appropriately set depending on the desired battery performance. For example, it is in the range of 0.1 μm to 1 mm.

正極活物質層は少なくとも正極活物質を含む。正極活物質としては、全固体リチウムイオン電池に使用される公知の正極活物質の中から適宜選択することができる。例えば、コバルト酸リチウム、ニッケルコバルトアルミニウム酸リチウム(NCA)、ニッケルコバルトマンガン酸リチウム(NCM)、マンガン酸リチウム等が挙げられる。正極活物質の粒径は特に限定されないが、例えば1μm~100μmの範囲である。正極活物質層における正極活物質の含有量は特に限定されないが、例えば50重量%~99重量%の範囲である。また、正極活物質の表面はニオブ酸リチウム層やチタン酸リチウム層、リン酸リチウム等の酸化物層で被覆されていてもよい。 The positive electrode active material layer contains at least a positive electrode active material. The positive electrode active material can be appropriately selected from known positive electrode active materials used in all-solid-state lithium-ion batteries. Examples include lithium cobalt oxide, lithium nickel cobalt aluminum oxide (NCA), lithium nickel cobalt manganese oxide (NCM), and lithium manganese oxide. The particle size of the positive electrode active material is not particularly limited, but is, for example, in the range of 1 μm to 100 μm. The content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is not particularly limited, but is, for example, in the range of 50% by weight to 99% by weight. In addition, the surface of the positive electrode active material may be covered with an oxide layer such as a lithium niobate layer, a lithium titanate layer, or a lithium phosphate layer.

正極活物質層は任意に固体電解質を備えていてもよい。固体電解質としては、全固体リチウムイオン電池に使用される公知の固体電解質の中から適宜選択することができる。例えば、上述したスラリーに含有することができる固体電解質が挙げられる。正極活物質層における固体電解質の含有量は特に限定されないが、例えば1重量%~50重量%の範囲である。 The positive electrode active material layer may optionally include a solid electrolyte. The solid electrolyte may be appropriately selected from among known solid electrolytes used in all-solid-state lithium-ion batteries. For example, the solid electrolyte may be one that can be contained in the above-mentioned slurry. The content of the solid electrolyte in the positive electrode active material layer is not particularly limited, but is, for example, in the range of 1% to 50% by weight.

正極活物質層は任意に導電助剤を備えていてもよい。導電助剤としては、全固体リチウムイオン電池に使用される公知の導電助材の中から適宜選択することができる。例えば、上述したスラリーに含有することができる導電助剤が挙げられる。正極活物質層における導電助剤の含有量は特に限定されないが、例えば0.1重量%~10重量%の範囲である。 The positive electrode active material layer may optionally contain a conductive assistant. The conductive assistant can be appropriately selected from known conductive assistants used in all-solid-state lithium-ion batteries. For example, the conductive assistants that can be contained in the slurry described above can be used. The content of the conductive assistant in the positive electrode active material layer is not particularly limited, but is, for example, in the range of 0.1% by weight to 10% by weight.

正極活物質層は任意にバインダを備えていてもよい。バインダとしては、全固体リチウムイオン電池に使用される公知のバインダの中から適宜選択することができる。例えば、述したスラリーに含有することができるバインダが挙げられる。正極活物質層におけるバインダの含有量は特に限定されないが、例えば0.1重量%~10重量%の範囲である。 The positive electrode active material layer may optionally contain a binder. The binder may be appropriately selected from known binders used in all-solid-state lithium-ion batteries. For example, the binder may be one that can be contained in the above-mentioned slurry. The amount of binder contained in the positive electrode active material layer is not particularly limited, but is, for example, in the range of 0.1% to 10% by weight.

正極活物質層の形状は特に限定されないが、シート状であることが好ましい。正極活物質層の厚みは特に限定されず、所望の電池性能に応じて適宜設定すればよい。例えば、0.1μm以上1mm以下の範囲である。 The shape of the positive electrode active material layer is not particularly limited, but a sheet shape is preferable. The thickness of the positive electrode active material layer is not particularly limited and may be set appropriately according to the desired battery performance. For example, it is in the range of 0.1 μm to 1 mm.

<固体電解質層作製工程>
固体電解質層作製工程は、公知の方法により実施することができる。例えば、固体電解質層を構成する材料を乾式で混合し、プレスすることにより固体電解質層が得られる。あるいは、固体電解質層を構成する材料を溶媒に分散してスラリーを形成し、得られたスラリーを基材に塗布して、乾燥することにより固体電解質層を得ることができる。以下に、固体電解質層について説明する。
<Solid electrolyte layer production process>
The solid electrolyte layer preparation step can be carried out by a known method. For example, the materials constituting the solid electrolyte layer are mixed in a dry state and pressed to obtain the solid electrolyte layer. Alternatively, the materials constituting the solid electrolyte layer are dispersed in a solvent to form a slurry, and the obtained slurry is applied to a substrate and dried to obtain the solid electrolyte layer. The solid electrolyte layer will be described below.

固体電解質層は少なくとも固体電解質を含む。固体電解質としては、全固体リチウムイオン電池に使用される公知の固体電解質の中から適宜選択することができる。例えば、上述したスラリーに含有することができる固体電解質が挙げられる。固体電解質層における固体電解質の含有量は特に限定されないが、例えば50重量%~99重量%の範囲である。 The solid electrolyte layer contains at least a solid electrolyte. The solid electrolyte can be appropriately selected from among known solid electrolytes used in all-solid-state lithium-ion batteries. For example, the solid electrolyte that can be contained in the slurry described above can be used. The content of the solid electrolyte in the solid electrolyte layer is not particularly limited, but is, for example, in the range of 50% to 99% by weight.

また、固体電解質層は任意にバインダを備えていてもよい。バインダとしては、全固体リチウムイオン電池に使用される公知のバインダの中から適宜選択することができる。例えば、述したスラリーに含有することができるバインダが挙げられる。固体電解質層におけるバインダの含有量は特に限定されないが、例えば0.1重量%~10重量%の範囲である。 The solid electrolyte layer may also optionally include a binder. The binder may be appropriately selected from known binders used in all-solid-state lithium-ion batteries. For example, the binder may be one that can be contained in the above-mentioned slurry. The amount of binder contained in the solid electrolyte layer is not particularly limited, but is, for example, in the range of 0.1% to 10% by weight.

固体電解質層の形状は特に限定されないが、シート状であることが好ましい。固体電解質層の厚みは特に限定されず、所望の電池性能に応じて適宜設定すればよい。例えば、0.1μm以上1mm以下の範囲である。 The shape of the solid electrolyte layer is not particularly limited, but it is preferably in the form of a sheet. The thickness of the solid electrolyte layer is not particularly limited and may be set appropriately according to the desired battery performance. For example, it is in the range of 0.1 μm to 1 mm.

<積層工程>
積層工程は負極活物質層、固体電解質層、及び正極活物質層をこの順で積層する工程である。これらの層を積層した後、積層体をプレスしてもよい。プレス方法は特に限定されないが、例えばロールプレスや平板プレスが挙げられる。ロールプレスの際に印加する線圧は、例えば1t/cm以上でもよく、10t/cm以下でもよい。平板プレスの際に印加する面圧は、例えば800MPa以上でもよく、3000MPa以下でもよい。
<Lamination process>
The lamination process is a process of laminating the negative electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the positive electrode active material layer in this order. After laminating these layers, the laminate may be pressed. The pressing method is not particularly limited, but examples thereof include roll pressing and flat plate pressing. The linear pressure applied during roll pressing may be, for example, 1 t/cm or more and 10 t/cm or less. The surface pressure applied during flat plate pressing may be, for example, 800 MPa or more and 3000 MPa or less.

積層工程後、負極集電体を負極活物質層の表面に、正極集電体を正極活物質層の表面に配置してもよい。 After the lamination process, the negative electrode current collector may be placed on the surface of the negative electrode active material layer, and the positive electrode current collector may be placed on the surface of the positive electrode active material layer.

なお、負極活物質層作製工程及び正極活物質層作製工程において、基材に負極集電体及び正極集電体を用いた場合、積層工程において、負極、固体電解質層、及び正極をこの順で積層してもよい。 When a negative electrode current collector and a positive electrode current collector are used as the substrate in the negative electrode active material layer preparation process and the positive electrode active material layer preparation process, the negative electrode, solid electrolyte layer, and positive electrode may be laminated in this order in the lamination process.

本開示の全固体電の製造方法により得られた全固体電池は、単電池であってもよく、積層電池であってもよい。積層電池は、モノポーラ型積層電池(並列接続型の積層電池)であってもよく、バイポーラ型積層電池(直列接続型の積層電池)であってもよい。全固体電池の形状としては、例えば、コイン型、ラミネート型、円筒型および角型が挙げられる。 The all-solid-state battery obtained by the manufacturing method of the all-solid-state battery disclosed herein may be a single cell or a stacked battery. The stacked battery may be a monopolar stacked battery (a stacked battery connected in parallel) or a bipolar stacked battery (a stacked battery connected in series). The shape of the all-solid-state battery may be, for example, a coin type, a laminate type, a cylindrical type, or a square type.

本開示のスラリーについて、実施例を用いてさらに説明する。 The slurry of this disclosure will be further explained using examples.

<スラリーの作製>
表1に記載の材料及び含有量を用いて実施例1~2及び比較例1~2のスラリーを作製した。まず、合計の容積が3.5mLとなるように材料を一度に5mLの容器に投入した。次に、得られた混合物を10℃に冷却しながら、φ3.5mmの超音波ホーンを使用して、振幅40μm、20kHzの超音波を40分間照射して、を分散した。これにより、実施例1~2及び比較例1~2のスラリーを作製した。
<Preparation of slurry>
The slurries of Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2 were prepared using the materials and contents listed in Table 1. First, the materials were charged into a 5 mL container at once so that the total volume was 3.5 mL. Next, while the resulting mixture was cooled to 10°C, an ultrasonic horn with a diameter of 3.5 mm was used to irradiate ultrasonic waves with an amplitude of 40 μm and 20 kHz for 40 minutes to disperse the mixture. In this way, the slurries of Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2 were prepared.

ここで、表1中の固体電解質は硫化物固体電解質である。また、分散剤はアルキルイミダゾリン(分子量:約500)である。溶媒はジイソブチルケトン(DIBK)である。 Here, the solid electrolyte in Table 1 is a sulfide solid electrolyte. The dispersant is an alkyl imidazoline (molecular weight: about 500). The solvent is diisobutyl ketone (DIBK).

<FT-IR測定>
FT-IR装置varian7000を用いて、次のように実施例1及び比較例1のシリコン粒子のFT-IRスペクトルを測定した。まず、シリコン粒子をN雰囲気下において500℃に加熱した。この状態を30分以上保持した。次に、シリコン粒子の温度を100℃に降温し、減圧雰囲気とした。続いて、シリコン粒子をピリジン蒸気に暴露した。そして、再度、N雰囲気に戻し、拡散反射法でFT-IR測定を行った。これにより、ピリジン吸着後のシリコン粒子のFT-IRスペクトルが得られた。
<FT-IR Measurement>
Using a Varian 7000 FT-IR device, the FT-IR spectra of the silicon particles of Example 1 and Comparative Example 1 were measured as follows. First, the silicon particles were heated to 500°C in an N2 atmosphere. This state was maintained for 30 minutes or more. Next, the temperature of the silicon particles was lowered to 100°C, and the atmosphere was reduced pressure. Subsequently, the silicon particles were exposed to pyridine vapor. Then, the atmosphere was returned to N2 again, and FT-IR measurements were performed by the diffuse reflectance method. As a result, the FT-IR spectrum of the silicon particles after pyridine adsorption was obtained.

図1に実施例1及び比較例1のFT-IRスペクトルを示した。図1に示した通り、比較例1は1600cm-1付近及び1400cm-1付近にピークを確認することはできなかった。これに対し、実施例1は1600cm-1付近及び1443cm-1付近に鋭いピークを確認することができた。従って、実施例1のシリコン粒子の表面に酸点が存在することを確認できた。 Figure 1 shows the FT-IR spectra of Example 1 and Comparative Example 1. As shown in Figure 1, in Comparative Example 1, no peaks were observed near 1600 cm -1 and 1400 cm -1 . In contrast, in Example 1, sharp peaks were observed near 1600 cm -1 and 1443 cm -1 . Therefore, it was confirmed that acid sites exist on the surface of the silicon particles of Example 1.

<比表面積測定>
BET法を用いて、実施例1~2及び比較例1~2のシリコン粒子の比表面積を測定した。結果を表1に示した。
<Specific surface area measurement>
The BET method was used to measure the specific surface area of the silicon particles of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2. The results are shown in Table 1.

<酸素量測定>
酸素量分析装置EMGA920を用いて、実施例1~2及び比較例1~2のシリコン粒子の酸素量を次のように測定した。シリコン粒子を黒鉛坩堝に投入し、加熱して、シリコン粒子を溶解した。この際に発生するCO量をNDIR法で検出した。得られた結果から酸素量を算出した。結果を表1に示した。また、シリコン粒子の比表面積に対する酸素量の比率を表1に示した。
<Oxygen measurement>
Using an oxygen content analyzer EMGA920, the oxygen content of silicon particles in Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2 was measured as follows. The silicon particles were placed in a graphite crucible and heated to melt the silicon particles. The amount of CO2 generated during this process was detected by the NDIR method. The amount of oxygen was calculated from the results obtained. The results are shown in Table 1. Table 1 also shows the ratio of the amount of oxygen to the specific surface area of the silicon particles.

<粘度測定>
粘度測定装置MCR302を用いて、実施例1~2及び比較例1~2の粘度を次のように測定した。φ35mm、傾斜2°のコーンプレートにスラリーを配置し、40/sのせん断速度でコーンプレートを30秒回転させた後、スラリーの粘度を測定した。結果を表1に示した。
<Viscosity measurement>
The viscosity of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 was measured using a viscosity measuring device MCR302 as follows. The slurry was placed on a cone plate with a diameter of 35 mm and an inclination of 2°, and the cone plate was rotated at a shear rate of 40/s for 30 seconds, after which the viscosity of the slurry was measured. The results are shown in Table 1.

なお、表1中に「-」で示した箇所は、凝集物が沈降しており測定できなかったことを意味している。 In addition, the points marked with "-" in Table 1 indicate that the aggregates had settled and could not be measured.

<粒度測定>
実施例1~2及び比較例1~2のスラリーの粒度を測定した。粒度の測定方法はJIS K 5600-2-5:1999に従って実施した。結果を表1に示した。
<Particle size measurement>
The particle sizes of the slurries of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were measured. The particle size measurement method was performed in accordance with JIS K 5600-2-5: 1999. The results are shown in Table 1.

なお、表1中に「-」で示した箇所は、凝集物が沈降しており測定できなかったことを意味している。 In addition, the points marked with "-" in Table 1 indicate that the aggregates had settled and could not be measured.

<分散性評価>
目視でスラリーの状態を評価し、凝集物が存在していない場合を「〇」、凝集物が存在している場合を「×」として評価した。また、凝集物が存在している場合、凝集物の状態を評価した。結果を表1に示した。
<Dispersibility evaluation>
The state of the slurry was evaluated visually, and the absence of agglomerates was evaluated as "good", and the presence of agglomerates was evaluated as "bad". In addition, when agglomerates were present, the state of the agglomerates was evaluated. The results are shown in Table 1.

<結果>
表1より、実施例1~2は分散評価が良好な結果であった。一方で、比較例1~2は分散評価が「×」であった。
<Results>
From Table 1, it can be seen that the dispersion evaluation results were good in Examples 1 and 2. On the other hand, the dispersion evaluation results for Comparative Examples 1 and 2 were "x".

比較例1はシリコン粒子の酸素量が少なく、比表面積に対する酸素量比率も小さかった。そのため、シリコン粒子は酸点を有さず(図1)、分散剤が適切に吸着しなかったため、スラリーの分散性が低かったと考えられる。比較例2は実施例1と同じシリコン粒子を用いていたが、分散剤が含有されていなかったため、スラリーの分散性が低かったと考えられる。 In Comparative Example 1, the silicon particles had a low oxygen content and the ratio of oxygen content to specific surface area was also low. Therefore, the silicon particles did not have acid sites (Figure 1) and the dispersant was not properly adsorbed, which is thought to have resulted in low dispersibility of the slurry. Comparative Example 2 used the same silicon particles as Example 1, but did not contain a dispersant, which is thought to have resulted in low dispersibility of the slurry.

Claims (1)

溶媒と、シリコン粒子、固体電解質と、分散剤と、を含有し、
前記溶媒はハンセン溶解度パラメータの極性項δPが4以下である低極性溶媒を含み、
前記分散剤が塩基性官能基を有する第1分散剤を含有し、
前記第1分散剤が、アルキルイミダゾリンであり、
前記シリコン粒子の比表面積に対する酸素量の比率が、0.1以上であり、
前記シリコン粒子はピリジン吸着後のFT-IRスペクトルにおいて、1600±10cm -1 の範囲及び1443±10cm -1 の範囲にピークを有する、
スラリー。
The composition contains a solvent, silicon particles, a solid electrolyte, and a dispersant,
The solvent includes a low polarity solvent having a polarity term δP of the Hansen solubility parameter of 4 or less;
The dispersant contains a first dispersant having a basic functional group,
the first dispersant is an alkyl imidazoline;
The ratio of the amount of oxygen to the specific surface area of the silicon particles is 0.1 or more;
The silicon particles have peaks in the range of 1600±10 cm −1 and 1443±10 cm −1 in the FT-IR spectrum after pyridine adsorption .
slurry.
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016212990A (en) 2015-04-30 2016-12-15 富士フイルム株式会社 All-solid type secondary battery, composition for electrode active material layer, electrode sheet for all-solid type secondary battery, and manufacturing methods for all-solid type secondary battery and electrode sheet for all-solid type secondary battery
JP2020053300A (en) 2018-09-27 2020-04-02 トヨタ自動車株式会社 All-solid-state battery
JP2020119811A (en) 2019-01-25 2020-08-06 トヨタ自動車株式会社 Negative electrode layer

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