Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7666984B2 - Electrolyte composition, electrolyte sheet and secondary battery - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7666984B2 - Electrolyte composition, electrolyte sheet and secondary battery - Google Patents

Electrolyte composition, electrolyte sheet and secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP7666984B2
JP7666984B2 JP2021077374A JP2021077374A JP7666984B2 JP 7666984 B2 JP7666984 B2 JP 7666984B2 JP 2021077374 A JP2021077374 A JP 2021077374A JP 2021077374 A JP2021077374 A JP 2021077374A JP 7666984 B2 JP7666984 B2 JP 7666984B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrolyte
oxide
layer
electrolyte composition
ionic liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021077374A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022171013A (en
Inventor
宏 米倉
直也 野原
広幸 松浦
洋 山本
正聡 上木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP2021077374A priority Critical patent/JP7666984B2/en
Priority to PCT/JP2022/017305 priority patent/WO2022230635A1/en
Priority to US18/556,058 priority patent/US20240213529A1/en
Priority to EP22795551.5A priority patent/EP4333125B1/en
Priority to KR1020237036998A priority patent/KR20230162066A/en
Publication of JP2022171013A publication Critical patent/JP2022171013A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7666984B2 publication Critical patent/JP7666984B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Conductive Materials (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

本発明は電解質組成物、電解質シート及び二次電池に関する。 The present invention relates to an electrolyte composition, an electrolyte sheet, and a secondary battery.

Li,La及びZrを含むガーネット型構造の酸化物、電解質塩、イオン液体、バインダー及び溶媒を含む電解質組成物は知られている(特許文献1)。 An electrolyte composition is known that contains an oxide with a garnet structure containing Li, La, and Zr, an electrolyte salt, an ionic liquid, a binder, and a solvent (Patent Document 1).

特許第6682708号公報Patent No. 6682708

先行技術においてLi,La及びZrを含むガーネット型構造の酸化物は塩基性なので、酸化物および有機化合物が分散した電解質組成物がゲル化(非流動化)することがある。電解質組成物がゲル化すると、電解質組成物の構成成分の分散状態にばらつきが生じたりシートが成形できなくなったりする。 In the prior art, oxides with a garnet structure containing Li, La, and Zr are basic, so the electrolyte composition in which the oxide and organic compound are dispersed may gel (become non-fluid). When the electrolyte composition gels, the dispersion state of the components of the electrolyte composition becomes uneven and it becomes impossible to mold the sheet.

本発明はこの問題点を解決するためになされたものであり、ゲル化を低減できる電解質組成物、電解質シート及び二次電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve this problem, and aims to provide an electrolyte composition, an electrolyte sheet, and a secondary battery that can reduce gelation.

この目的を達成するために本発明の電解質組成物は、Li,La及びZrを含むガーネット型構造の酸化物、電解質塩、イオン液体、バインダー及び溶媒を含む。酸化物は、体積基準の粒度分布における頻度の積算値が10%となる粒子径が1.4μm以上であり、イオン液体は、イミダゾリウムカチオン及びスルホニルイミドアニオンを含む。溶媒は非プロトン性かつ疎プロトン性の極性溶媒であり、バインダーは-CHCF-を含む。 To achieve this object, the electrolyte composition of the present invention includes an oxide having a garnet structure containing Li, La, and Zr, an electrolyte salt, an ionic liquid, a binder, and a solvent. The oxide has a particle size of 1.4 μm or more at which the cumulative frequency in a volume-based particle size distribution is 10%, the ionic liquid includes an imidazolium cation and a sulfonylimide anion, the solvent is an aprotic and protophobic polar solvent, and the binder includes -CH 2 CF 2 -.

本発明の電解質シートは電解質組成物からなる。本発明の二次電池は、順に正極層、電解質層および負極層を含み、正極層、電解質層および負極層の少なくとも1つに電解質組成物が含まれる。 The electrolyte sheet of the present invention is made of an electrolyte composition. The secondary battery of the present invention includes, in order, a positive electrode layer, an electrolyte layer, and a negative electrode layer, and at least one of the positive electrode layer, the electrolyte layer, and the negative electrode layer includes the electrolyte composition.

本発明の電解質組成物によれば、酸化物の塩基性が弱まり、構成成分の相互作用が起こり難くなるのでゲル化を低減できる。電解質組成物を含む電解質シート及び二次電池によれば構成成分の分散状態のばらつきを低減できる。 The electrolyte composition of the present invention reduces the basicity of the oxide and makes it difficult for the components to interact with each other, thereby reducing gelation. An electrolyte sheet and a secondary battery containing the electrolyte composition can reduce variation in the dispersion state of the components.

一実施の形態における二次電池の断面図である。1 is a cross-sectional view of a secondary battery according to an embodiment. 酸化物の積算分布の一例である。1 is an example of an integrated distribution of oxides.

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。図1は一実施の形態における二次電池10の模式的な断面図である。本実施形態における二次電池10は、発電要素が固体で構成されたリチウムイオン固体電池である。発電要素が固体で構成されているとは、発電要素の骨格が固体で構成されていることを意味し、例えば骨格中に液体が含浸した形態を排除するものではない。 Below, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a secondary battery 10 in one embodiment. In this embodiment, the secondary battery 10 is a lithium ion solid-state battery in which the power generating element is made of a solid. The power generating element being made of a solid means that the skeleton of the power generating element is made of a solid, and does not exclude, for example, a form in which the skeleton is impregnated with a liquid.

図1に示すように二次電池10は、順に正極層11、電解質層14及び負極層15を含む。正極層11、電解質層14及び負極層15はケース(図示せず)に収容されている。 As shown in FIG. 1, the secondary battery 10 includes, in order, a positive electrode layer 11, an electrolyte layer 14, and a negative electrode layer 15. The positive electrode layer 11, the electrolyte layer 14, and the negative electrode layer 15 are housed in a case (not shown).

正極層11は集電層12と複合層13とが重ね合わされている。集電層12は導電性を有する部材である。集電層12の材料はNi,Ti,Fe及びAlから選ばれる金属、これらの2種以上の元素を含む合金やステンレス鋼、炭素材料が例示される。 The positive electrode layer 11 is made up of a current collecting layer 12 and a composite layer 13 superimposed on each other. The current collecting layer 12 is a conductive member. Examples of materials for the current collecting layer 12 include metals selected from Ni, Ti, Fe, and Al, alloys containing two or more of these elements, stainless steel, and carbon materials.

複合層13は、活物質19及び電解質組成物(後述する)を含む。電解質組成物はイオン伝導性を有する酸化物18を含む。複合層13の抵抗を低くするために、複合層13に導電助剤が含まれていても良い。導電助剤は、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維、Ni、Pt及びAgが例示される。 The composite layer 13 contains an active material 19 and an electrolyte composition (described later). The electrolyte composition contains an oxide 18 having ion conductivity. To reduce the resistance of the composite layer 13, the composite layer 13 may contain a conductive additive. Examples of the conductive additive include carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber, Ni, Pt, and Ag.

活物質19は、遷移金属を有する金属酸化物、硫黄系活物質、有機系活物質が例示される。遷移金属を有する金属酸化物は、Mn,Co,Ni,Fe,Cr及びVの中から選択される1種以上の元素とLiとを含む金属酸化物が例示される。遷移金属を有する金属酸化物は、LiCoO,LiNi0.8Co0.15Al0.05,LiMn,LiNiVO,LiNi0.5Mn1.5,LiNi1/3Mn1/3Co1/3及びLiFePOが例示される。 The active material 19 may be, for example, a metal oxide having a transition metal, a sulfur-based active material, or an organic active material. The metal oxide having a transition metal may be , for example , a metal oxide containing Li and one or more elements selected from Mn, Co, Ni, Fe, Cr, and V. The metal oxide having a transition metal may be, for example, LiCoO2 , LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 , LiMn2O4 , LiNiVO4 , LiNi0.5Mn1.5O4 , LiNi1 / 3Mn1 / 3Co1 / 3O4 , or LiFePO4 .

活物質19と酸化物18との反応の抑制を目的として、活物質19の表面に被覆層を設けることができる。被覆層は、Al,ZrO,LiNbO,LiTi12,LiTaO,LiNbO,LiAlO,LiZrO,LiWO,LiTiO,Li,LiPO及びLiMoOが例示される。 A coating layer may be provided on the surface of the active material 19 in order to suppress a reaction between the active material 19 and the oxide 18. Examples of the coating layer include Al2O3 , ZrO2 , LiNbO3 , Li4Ti5O12, LiTaO3 , LiNbO3, LiAlO2 , Li2ZrO3 , Li2WO4 , Li2TiO3 , Li2B4O7 , Li3PO4 , and Li2MoO4 .

硫黄系活物質は、S,TiS,NiS,FeS,LiS,MoS及び硫黄-カーボンコンポジットが例示される。有機系活物質は、2,2,6,6-テトラメチルピペリジノキシル-4-イルメタクリレートやポリテトラメチルピペリジノキシルビニルエーテルに代表されるラジカル化合物、キノン化合物、ラジアレン化合物、テトラシアキノジメタン、及び、フェナジンオキシドが例示される。 Examples of sulfur-based active materials include S, TiS 2 , NiS, FeS 2 , Li 2 S, MoS 3 , and sulfur-carbon composites. Examples of organic active materials include radical compounds such as 2,2,6,6-tetramethylpiperidinoxyl-4-yl methacrylate and polytetramethylpiperidinoxyl vinyl ether, quinone compounds, radialene compounds, tetracyaquinodimethane, and phenazine oxide.

電解質層14は電解質組成物からなる。電解質組成物は酸化物18、電解液およびバインダーを含む。酸化物18は、Li,La,Zr及びOを含むガーネット型構造のリチウムイオン伝導性を有する固体電解質である。ガーネット型構造の酸化物の基本組成はLiLa12(M=Nb,Ta)である。酸化物18は、基本組成の5価のMカチオンを4価のカチオンに置換したLiLaZr12が例示される。 The electrolyte layer 14 is made of an electrolyte composition. The electrolyte composition includes an oxide 18, an electrolyte solution, and a binder. The oxide 18 is a solid electrolyte having a garnet-type structure and lithium ion conductivity containing Li, La, Zr, and O. The basic composition of the oxide having the garnet-type structure is Li 5 La 3 M 2 O 12 (M=Nb, Ta). An example of the oxide 18 is Li 7 La 3 Zr 2 O 12 in which the pentavalent M cation in the basic composition is replaced with a tetravalent cation.

酸化物18は、Li,La及びZr以外に、Mg,Al,Si,Ca,Ti,V,Ga,Sr,Y,Nb,Sn,Sb,Ba,Hf,Ta,W,Bi,Rb及びランタノイド(Laは除く)からなる群より選択される少なくとも1種の元素を含むことができる。例えばLiLaZr1.50.512,Li6.15LaZr1.75Ta0.25Al0.212,Li6.15LaZr1.75Ta0.25Ga0.212,Li6.25LaZrGa0.2512,Li6.4LaZr1.4Ta0.612,Li6.5LaZr1.75Te0.2512,Li6.75LaZr1.75Nb0.2512,Li6.9LaZr1.675Ta0.289Bi0.03612,Li6.46Ga0.23LaZr1.850.1512,Li6.8La2.95Ca0.05Zr1.75Nb0.2512,Li7.05La3.00Zr1.95Gd0.0512,Li6.20Ba0.30La2.95Rb0.05Zr12が挙げられる。 In addition to Li, La, and Zr, oxide 18 may contain at least one element selected from the group consisting of Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Ga, Sr, Y, Nb, Sn, Sb, Ba, Hf, Ta, W, Bi, Rb, and lanthanides (excluding La). For example, Li 6 La 3 Zr 1.5 W 0.5 O 12 , Li 6.15 La 3 Zr 1.75 Ta 0.25 Al 0.2 O 12 , Li 6.15 La 3 Zr 1.75 Ta 0.25 Ga 0.2 O 12 , Li 6.25 La 3 Zr 2 Ga 0.25 O 12 , Li 6.4 La 3 Zr 1.4 Ta 0.6 O 12 , Li 6.5 La 3 Zr 1.75 Te 0.25 O 12 , Li 6.75 La 3 Zr 1.75 Nb 0.25 O 12 , Li 6.9 La 3 Zr 1.675 Ta 0.289 Bi 0.036 O 12 , Li 6.46 Ga 0.23 La 3 Zr 1.85 Y 0.15 O 12 , Li 6.8 La 2.95 Ca 0.05 Examples include Zr 1.75 Nb 0.25 O 12 , Li 7.05 La 3.00 Zr 1.95 Gd 0.05 O 12 , Li 6.20 Ba 0.30 La 2.95 Rb 0.05 Zr 2 O 12 .

酸化物18は、例えば立方晶系(空間群Ia-3d(-は回反操作を意味するオーバーラインを示す)、JCPDS:84-1753)の結晶構造をとる。酸化物18は、特にMg及び元素A(AはCa,Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種の元素)の少なくとも一方を含み、各元素のモル比が以下の(1)から(3)を全て満たすもの、又は、Mg及び元素Aの両方を含み、各元素のモル比が以下の(4)から(6)を全て満たすものが好適である。元素Aは、酸化物18のイオン伝導率を高くするため、Srが好ましい。
(1)1.33≦Li/(La+A)≦3
(2)0≦Mg/(La+A)≦0.5
(3)0≦A/(La+A)≦0.67
(4)2.0≦Li/(La+A)≦2.5
(5)0.01≦Mg/(La+A)≦0.14
(6)0.04≦A/(La+A)≦0.17。
The oxide 18 has, for example, a cubic crystal structure (space group Ia-3d (- indicates an overline meaning a reversal operation), JCPDS: 84-1753). The oxide 18 preferably contains at least one of Mg and element A (A is at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr, and Ba), and the molar ratio of each element satisfies all of the following (1) to (3), or contains both Mg and element A, and the molar ratio of each element satisfies all of the following (4) to (6). The element A is preferably Sr in order to increase the ionic conductivity of the oxide 18.
(1) 1.33≦Li/(La+A)≦3
(2) 0≦Mg/(La+A)≦0.5
(3) 0≦A/(La+A)≦0.67
(4) 2.0≦Li/(La+A)≦2.5
(5) 0.01≦Mg/(La+A)≦0.14
(6) 0.04≦A/(La+A)≦0.17.

酸化物18は、体積基準の粒度分布における頻度の積算値が10%となる粒子径(以下「D10」と称す)が、1.4μm以上の粉末である。酸化物18の体積基準の粒度分布は、レーザ回折・散乱式粒子径分布測定装置(例えばマイクロトラックMT3300EX II)により測定される。粒度分布の測定に使う試料は、例えば電解質層14から取り出したままの酸化物18である。溶媒(0.2wt%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液)に適量が入れられた試料は、超音波分散器(例えば日本精機製作所製SD-600)を使って3分間分散され、測定装置にセットされる。粒度分布を算出するときは、試料屈折率は1.81に設定され、溶媒屈折率は1.33に設定される。 The oxide 18 is a powder having a particle diameter (hereinafter referred to as "D 10 ") at which the cumulative frequency in the volumetric particle size distribution is 10% is 1.4 μm or more. The volumetric particle size distribution of the oxide 18 is measured by a laser diffraction/scattering particle size distribution measuring device (e.g., Microtrac MT3300EX II). The sample used for measuring the particle size distribution is, for example, the oxide 18 as it is taken out from the electrolyte layer 14. An appropriate amount of the sample is placed in a solvent (0.2 wt % sodium hexametaphosphate aqueous solution), dispersed for 3 minutes using an ultrasonic disperser (e.g., SD-600 manufactured by Nippon Seiki Seisakusho), and set in the measuring device. When calculating the particle size distribution, the sample refractive index is set to 1.81, and the solvent refractive index is set to 1.33.

図2は、酸化物18の体積基準の粒度分布における頻度の積算値を図示した積算分布(フルイ下)の一例である。図2には、これ以下の粒子の割合が10%である粒子径D10が図示されている。Li,La及びZrを含むガーネット型構造の固体電解質(酸化物)は強塩基性である。特に粒子径が小さく比表面積が大きい酸化物18の粒子は、化学的安定性に乏しく塩基性が強い。粒子径が小さい粒子の割合が少なくなると酸化物18の化学的安定性が増し、塩基性が弱まる。酸化物18のD10が1.4μm以上であると、この傾向が著しくなる。 FIG. 2 is an example of an integrated distribution (under sieve) illustrating the integrated value of frequency in the volumetric particle size distribution of oxide 18. FIG. 2 illustrates a particle diameter D10 where the ratio of particles below this value is 10%. A solid electrolyte (oxide) with a garnet structure containing Li, La, and Zr is strongly basic. In particular, particles of oxide 18 with a small particle diameter and a large specific surface area are poor in chemical stability and have strong basicity. When the ratio of particles with a small particle diameter decreases, the chemical stability of oxide 18 increases and the basicity weakens. When oxide 18 has D10 of 1.4 μm or more, this tendency becomes remarkable.

酸化物18が含まれる電解質層14の厚さは、例えば粒度分布における頻度の積算値が100%となる粒子径(以下「D100」と称す)の3倍以上に設定される。電極間の短絡を防ぐためである。そのため酸化物18のD10は5μm未満が好ましい。酸化物18のD10が5μm以上であると、それに伴いD100が大きくなり、電解質層14を十分に厚くする必要がある。電解質層14が厚くなるにつれて、二次電池10の単位体積当たりの活物質19の量が少なくなり、二次電池10の放電容量が低下する。二次電池10の放電容量を確保するため、酸化物18のD10は5μm未満が好適である。 The thickness of the electrolyte layer 14 containing the oxide 18 is set to, for example, three times or more the particle diameter at which the cumulative value of the frequency in the particle size distribution is 100% (hereinafter referred to as "D 100 "). This is to prevent short circuits between the electrodes. Therefore, D 10 of the oxide 18 is preferably less than 5 μm. If D 10 of the oxide 18 is 5 μm or more, D 100 becomes large accordingly, and it is necessary to make the electrolyte layer 14 sufficiently thick. As the electrolyte layer 14 becomes thicker, the amount of the active material 19 per unit volume of the secondary battery 10 decreases, and the discharge capacity of the secondary battery 10 decreases. In order to ensure the discharge capacity of the secondary battery 10, D 10 of the oxide 18 is preferably less than 5 μm.

10が1.4μm以上となる酸化物18の製造方法の一例を説明する。例えば酸化物18の製造方法は、原料を配合して配合材料を得る配合工程と、配合材料を焼成する焼成工程と、得られた合成粉末を加熱する熱処理工程と、を含む。 An example of a method for producing the oxide 18 having a D10 of 1.4 μm or more will be described. For example, the method for producing the oxide 18 includes a blending step of blending raw materials to obtain a blended material, a firing step of firing the blended material, and a heat treatment step of heating the obtained synthetic powder.

配合工程では、酸化物18を構成する元素を含む材料を配合して配合材料を得る。材料は、例えばLi,La,Zr,Mg,及びA(AはCa,Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種の元素)の各元素を含む、酸化物、複合酸化物、水酸化物、炭酸塩、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩などが挙げられる。材料を粉砕混合して配合材料を得る。 In the blending step, materials containing the elements that make up the oxide 18 are blended to obtain a blended material. Examples of the materials include oxides, composite oxides, hydroxides, carbonates, chlorides, sulfates, nitrates, and phosphates that contain the elements Li, La, Zr, Mg, and A (A is at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr, and Ba). The materials are pulverized and mixed to obtain the blended material.

配合工程と焼成工程との間に、配合材料を仮焼成する仮焼工程を含むのが好ましい。この工程では、配合材料を例えば900-1100℃で2-15時間焼成し、仮焼材料を得る。仮焼工程を経ることにより、焼成工程の後にガーネット型の結晶構造が得られ易くなる。 It is preferable to include a calcination step between the blending step and the firing step, in which the blended material is calcined. In this step, the blended material is calcined, for example, at 900-1100°C for 2-15 hours to obtain a calcined material. By passing through the calcination step, it becomes easier to obtain a garnet-type crystal structure after the firing step.

仮焼工程と焼成工程との間に、仮焼材料を粉砕混合する工程を含むのが好ましい。この工程では、仮焼材料を粉砕混合して混合材料を得る。仮焼材料を粉砕混合する工程を経ることにより、焼成工程の後に均一な結晶相が得られ易くなる。バインダーを加えた仮焼材料を粉砕混合しても良い。バインダーは、メチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールが例示される。 It is preferable to include a step of grinding and mixing the calcined material between the calcination step and the firing step. In this step, the calcined material is ground and mixed to obtain a mixed material. By passing through the step of grinding and mixing the calcined material, it becomes easier to obtain a uniform crystal phase after the firing step. The calcined material to which a binder has been added may be ground and mixed. Examples of binders include methyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, and polyvinyl butyral.

焼成工程では、配合材料、仮焼材料または混合材料を成形した後、その成形体を例えば1000-1250℃で3-36時間に亘って焼成して焼結体が得られる。不活性ガス雰囲気下で焼結体を粉砕して合成粉末が得られる。 In the sintering process, the compounded material, calcined material, or mixed material is molded, and then the molded body is sintered, for example, at 1000-1250°C for 3-36 hours to obtain a sintered body. The sintered body is crushed in an inert gas atmosphere to obtain a synthetic powder.

熱処理工程では、ガスが流入しガスが流出する炉に合成粉末を入れ、合成粉末の周囲でガスが流動する雰囲気下で合成粉末を加熱する。合成粉末が大気中のCOと反応して合成粉末の表面にできたLiCOの膜から、熱処理によってCOを脱離させ、合成粉末の組織を変成することによって酸化物18が得られる。熱処理の温度および時間は、640℃以上の温度域で10時間以上の保持、670℃以上の温度域で2時間以上の保持が例示される。 In the heat treatment process, the synthetic powder is placed in a furnace where gas flows in and out, and the synthetic powder is heated in an atmosphere where the gas flows around the synthetic powder. The synthetic powder reacts with CO2 in the atmosphere to form a Li2CO3 film on the surface of the synthetic powder, and the CO2 is desorbed by heat treatment, and the structure of the synthetic powder is modified to obtain oxide 18. The temperature and time of the heat treatment can be, for example, held at a temperature range of 640°C or higher for 10 hours or more, or held at a temperature range of 670°C or higher for 2 hours or more.

ガスは、不活性ガス及び酸素ガスから選択される少なくとも1種である。不活性ガスは、合成粉末と化学反応を起こさない気体であれば、特に限定されない。不活性ガスは、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドンが例示される。特に窒素、ヘリウム及びアルゴンから選択される少なくとも1種が好適である。 The gas is at least one selected from an inert gas and oxygen gas. There are no particular limitations on the inert gas, so long as it does not chemically react with the synthetic powder. Examples of inert gases include nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, and radon. In particular, at least one selected from nitrogen, helium, and argon is preferred.

ガスの流入および流出は、連続式でも間欠式でも良い。連続的または間欠的に炉に導入するガスの流量や、間欠的に導入するガスの周期は、炉の体積や合成粉末の質量に応じて適宜設定される。炉に導入するガスのCO濃度は、熱処理の温度にもよるが、大気中のCO濃度(380ppm)よりも低い濃度、例えば100ppm(体積)以下が好適である。炉に導入するガスの露点は-40℃以下、特に-50℃以下が好適である。合成粉末からCOの脱離を促進するためである。熱処理後の酸化物18は、直ちに有機化合物などと混合してシート化され、複合層13,17や電解質層14が得られる。 The inflow and outflow of the gas may be continuous or intermittent. The flow rate of the gas introduced into the furnace continuously or intermittently and the period of the gas introduced intermittently are appropriately set according to the volume of the furnace and the mass of the synthetic powder. The CO2 concentration of the gas introduced into the furnace depends on the temperature of the heat treatment, but is preferably a concentration lower than the CO2 concentration in the atmosphere (380 ppm), for example, 100 ppm (volume) or less. The dew point of the gas introduced into the furnace is preferably -40°C or less, particularly -50°C or less. This is to promote the desorption of CO2 from the synthetic powder. The oxide 18 after the heat treatment is immediately mixed with an organic compound or the like and formed into a sheet, and the composite layers 13, 17 and the electrolyte layer 14 are obtained.

電解質層14の断面に現出する酸化物18の円相当径のメジアン径は4-10μmが好ましく、より好ましくは4-6μmである。酸化物18の表面積を適度な大きさにし、酸化物18の表面に介在する電解液と酸化物18との間のリチウムイオンの移動量を確保するためである。 The median diameter of the circle-equivalent diameter of the oxide 18 appearing in the cross section of the electrolyte layer 14 is preferably 4-10 μm, and more preferably 4-6 μm. This is to ensure that the surface area of the oxide 18 is of an appropriate size and to ensure the amount of lithium ions that can move between the electrolyte present on the surface of the oxide 18 and the oxide 18.

酸化物18のメジアン径を求めるには、まず電解質層14の断面(研磨面や集束イオンビーム(FIB)を照射して得られた面、イオンミリングによって得られた面)に現出する酸化物18の走査型電子顕微鏡(SEM)による画像を解析して、酸化物18の粒子ごとの面積から円相当径を算出し、体積基準の粒度分布を求める。メジアン径は、粒度分布における頻度の積算値が50%となる円相当径である。粒度分布を求める画像は、精度を確保するため、電解質層14のうち400μm以上の面積とする。 To obtain the median diameter of the oxide 18, first, a scanning electron microscope (SEM) image of the oxide 18 appearing on the cross section of the electrolyte layer 14 (a polished surface, a surface obtained by irradiating with a focused ion beam (FIB), or a surface obtained by ion milling) is analyzed, and a circular equivalent diameter is calculated from the area of each particle of the oxide 18 to obtain a volume-based particle size distribution. The median diameter is the circular equivalent diameter at which the integrated value of the frequency in the particle size distribution is 50%. To ensure accuracy, the image for obtaining the particle size distribution should have an area of 400 μm2 or more of the electrolyte layer 14.

電解質層14に含まれる電解液は、電解質塩が溶解したイオン液体を含む。イオン液体は、カチオン及びアニオンからなる化合物であり、常温常圧で液体である。イオン液体が電解液を構成するので、電解液の難燃性を向上できる。電解液の各種物性および機能は、電解質塩およびイオン液体の種類、塩濃度により決定される。 The electrolyte solution contained in the electrolyte layer 14 includes an ionic liquid in which an electrolyte salt is dissolved. An ionic liquid is a compound consisting of a cation and an anion, and is liquid at room temperature and pressure. Since the ionic liquid constitutes the electrolyte solution, the flame retardancy of the electrolyte solution can be improved. The various physical properties and functions of the electrolyte solution are determined by the type and salt concentration of the electrolyte salt and ionic liquid.

電解質塩は、正極層11と負極層15との間のカチオンの授受のために用いられる化合物である。電解質塩は例えばリチウム塩である。電解質塩のアニオンは、ハロゲン化物イオン(I,Cl,Br等),SCN,BF ,BF(CF,BF(C,PF ,ClO ,SbF ,N(SOF) ,N(SOCF ,N(SO ,B(C ,B(O ,C(SOF) ,C(SOCF ,CFCOO,CFSO,CSO,B(O ,RCOO(Rは炭素数1-4のアルキル基、フェニル基またはナフチル基)等が例示される。 The electrolyte salt is a compound used for transferring cations between the positive electrode layer 11 and the negative electrode layer 15. The electrolyte salt is, for example, a lithium salt. The anions of the electrolyte salt are halide ions (I - , Cl - , Br - , etc.), SCN - , BF 4 - , BF 3 (CF 3 ) - , BF 3 (C 2 F 5 ) - , PF 6 - , ClO 4 - , SbF 6 - , N(SO 2 F) 2 - , N(SO 2 CF 3 ) 2 - , N(SO 2 C 2 F 5 ) 2 - , B(C 6 H 5 ) 4 - , B(O 2 C 2 H 4 ) 2 - , C(SO 2 F) 3 - , C(SO 2 CF 3 ) 3 - , CF 3 COO - , CF 3 SO 2 Examples include O , C 6 F 5 SO 2 O , B(O 2 C 2 O 2 ) 2 , RCOO (R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a phenyl group, or a naphthyl group).

電解質塩のアニオンは、スルホニル基-S(=O)-を有するN(SOF) ,N(SOCF ,N(SO 等のスルホニルイミドが好ましい。スルホニルイミドアニオンは、塩濃度が高くなっても電解液の粘度上昇およびイオン伝導率低下の影響が小さく、さらに安定性が高く抵抗が低い被膜(SEI)の形成により、電解液の還元分解を低減し、還元側電位窓を拡張できるからである。N(SOF) を略称で[FSI]:ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオンと呼び、N(SOCF を略称で[TFSI]:ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオンと呼ぶ場合がある。 The anion of the electrolyte salt is preferably a sulfonylimide having a sulfonyl group -S(=O) 2 -, such as N(SO 2 F) 2 - , N(SO 2 CF 3 ) 2 - , or N(SO 2 C 2 F 5 ) 2 - . This is because the sulfonylimide anion is less affected by the increase in viscosity of the electrolyte and the decrease in ionic conductivity even when the salt concentration is high, and further, by forming a highly stable and low-resistance coating (SEI), it is possible to reduce the reductive decomposition of the electrolyte and expand the reduction-side potential window. N(SO 2 F) 2 - may be abbreviated as [FSI] - : bis(fluorosulfonyl)imide anion, and N(SO 2 CF 3 ) 2 - may be abbreviated as [TFSI] - : bis(trifluoromethanesulfonyl)imide anion.

イオン液体はイミダゾリウムをカチオン種とするものが好適である。イミダゾリウムカチオンは、例えば式(1)で表される化合物である。 The ionic liquid is preferably one having imidazolium as the cationic species. The imidazolium cation is, for example, a compound represented by formula (1).

Figure 0007666984000001
Figure 0007666984000001

式(1)中、R-Rは、それぞれ独立に、水素基またはアルキル基を示す。アルキル基は、置換基を有していても良い。R-Rで表されるアルキル基(置換基を含む)の炭素数は、好ましくは1-10、より好ましくは1-5、さらに好ましくは1-4である。電解液のイオン伝導度を確保するためである。 In formula (1), R 1 -R 5 each independently represent a hydrogen group or an alkyl group. The alkyl group may have a substituent. The number of carbon atoms in the alkyl group (including the substituent) represented by R 1 -R 5 is preferably 1-10, more preferably 1-5, and even more preferably 1-4. This is to ensure the ionic conductivity of the electrolyte.

置換基は特に制限がない。置換基は、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、ニトロ基、トリフルオロメチル基、アミド基、カルバモイル基、エステル基、カルボニルオキシ基、シアノ基、ハロゲノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、スルホンアミド基などが例示される。 There are no particular limitations on the substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a nitro group, a trifluoromethyl group, an amide group, a carbamoyl group, an ester group, a carbonyloxy group, a cyano group, a halogeno group, an alkoxy group, an aryloxy group, and a sulfonamide group.

イオン液体のアニオン種はスルホニルイミドが好適である。スルホニルイミドアニオンは、N(SOF) ,N(SOCF ,N(SO ,N(SO 等が例示される。イオン液体は、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム ビス(フルオロスルホニル)イミド(EMI-FSI)、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(EMI-TFSI)が例示される。イミダゾリウムカチオン及びスルホニルイミドアニオンを含むイオン液体であって電解質塩が溶解したイオン液体(電解液)は、高いイオン伝導性を確保できるので好ましい。 The anion species of the ionic liquid is preferably sulfonylimide. Examples of the sulfonylimide anion include N(SO 2 F) 2 - , N(SO 2 CF 3 ) 2 - , N(SO 2 C 2 F 5 ) 2 - , and N(SO 2 C 4 F 9 ) 2 - . Examples of the ionic liquid include 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(fluorosulfonyl)imide (EMI-FSI) and 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (EMI-TFSI). An ionic liquid (electrolyte) containing an imidazolium cation and a sulfonylimide anion and having an electrolyte salt dissolved therein is preferable because it can ensure high ionic conductivity.

電解質層14に含まれるバインダーは酸化物18を結着する。バインダーは-CHCF-を含むフッ化ビニリデン系ポリマーを含む。フッ化ビニリデン系ポリマーは機械的強度が高いからである。フッ化ビニリデン系ポリマーは-CHCF-を含む限り、特に制限がない。フッ化ビニリデン系ポリマーは、フッ化ビニリデンの単独重合体、フッ化ビニリデンと共重合性モノマーとの共重合体が例示される。 The binder contained in the electrolyte layer 14 binds the oxide 18. The binder contains a vinylidene fluoride-based polymer containing -CH 2 CF 2 -. This is because vinylidene fluoride-based polymers have high mechanical strength. There are no particular limitations on the vinylidene fluoride-based polymer as long as it contains -CH 2 CF 2 -. Examples of the vinylidene fluoride-based polymer include a homopolymer of vinylidene fluoride and a copolymer of vinylidene fluoride and a copolymerizable monomer.

共重合性モノマーは、ハロゲン含有モノマー(フッ化ビニリデンを除く)、非ハロゲン系の共重合性モノマーが挙げられる。ハロゲン含有モノマーは、塩化ビニル等の塩素含有モノマー;トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、ペルフルオロアルキルビニルエーテル等のフッ素含有モノマーが例示される。非ハロゲン系の共重合性モノマーは、エチレン、プロピレン等のオレフィン;アクリル酸、メタクリル酸、これらのエステル又は塩等のアクリルモノマー;アクリロニトリル、酢酸ビニル、スチレン等のビニルモノマーが例示される。共重合性モノマーの1種または2種以上がフッ化ビニリデンに重合して共重合体を構成する。 Examples of the copolymerizable monomer include halogen-containing monomers (excluding vinylidene fluoride) and non-halogen copolymerizable monomers. Examples of the halogen-containing monomer include chlorine-containing monomers such as vinyl chloride; and fluorine-containing monomers such as trifluoroethylene, tetrafluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, hexafluoropropylene, and perfluoroalkyl vinyl ether. Examples of the non-halogen copolymerizable monomer include olefins such as ethylene and propylene; acrylic monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, and esters or salts thereof; and vinyl monomers such as acrylonitrile, vinyl acetate, and styrene. One or more of the copolymerizable monomers are polymerized with vinylidene fluoride to form a copolymer.

バインダーは、フッ化ビニリデン系ポリマー以外の他のポリマーを含んでも良い。バインダー中のフッ化ビニリデン系ポリマーの含有量は、例えば80-100質量%である。他のポリマーは、フッ素化樹脂(フッ化ビニリデン系ポリマーを除く)、ポリオレフィン、スチレンブタジエンゴムなどのゴム状重合体、ポリイミド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、セルロースエーテルが例示される。フッ素化樹脂は、完全フッ素化樹脂、部分フッ素化樹脂、フッ素化樹脂共重合体が挙げられる。完全フッ素化樹脂はポリテトラフルオロエチレンが例示される。部分フッ素化樹脂は、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニルが例示される。フッ素化樹脂共重合体は、4フッ化エチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、4フッ化エチレン・6フッ化プロピレン共重合体、エチレン4フッ化エチレン共重合体、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体が例示される。 The binder may contain other polymers than the vinylidene fluoride polymer. The content of the vinylidene fluoride polymer in the binder is, for example, 80-100% by mass. Examples of other polymers include fluorinated resins (excluding vinylidene fluoride polymers), polyolefins, rubber-like polymers such as styrene butadiene rubber, polyimides, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, and cellulose ethers. Examples of the fluorinated resins include fully fluorinated resins, partially fluorinated resins, and fluorinated resin copolymers. An example of the fully fluorinated resin is polytetrafluoroethylene. Examples of the partially fluorinated resins are polychlorotrifluoroethylene and polyvinyl fluoride. Examples of the fluorinated resin copolymers include tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinyl ether copolymers, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymers, ethylene-tetrafluoroethylene copolymers, and ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymers.

電解質組成物はバインダーを溶かす溶媒を含む。電解質塩も溶媒に溶ける。溶媒は、非プロトン性かつ疎プロトン性の極性溶媒である。溶媒の分類(非プロトン性や疎プロトン性)は、I.M. Kolthoff, Anal. Chem. 46,1992(1974)に従う。Kolthoffの分類では、溶媒は、酸性と塩基性を共に有しプロトンを授受できる「両性」と、水素結合が可能な水素原子をもたない「非プロトン性」と、に大別され、後者は、塩基性が強く陽イオンに溶媒和し易い「親プロトン性」と、塩基性が弱く陽イオンに溶媒和し難い「疎プロトン性」と、に細分される。 The electrolyte composition contains a solvent that dissolves the binder. The electrolyte salt also dissolves in the solvent. The solvent is aprotic and protophobic polar solvent. The classification of solvents (aprotic and protophobic) follows I. M. Kolthoff, Anal. Chem. 46, 1992 (1974). In Kolthoff's classification, solvents are broadly divided into "amphoteric" that have both acidity and basicity and can donate and accept protons, and "aprotic" that do not have hydrogen atoms that can form hydrogen bonds, and the latter are further divided into "protophilic" that are strongly basic and easily solvate with cations, and "protophobic" that are weakly basic and difficult to solvate with cations.

非プロトン性かつ疎プロトン性の極性溶媒の中では、プロトンや水素結合が反応にほとんど寄与せず、さらに酸化物18が分散され易い。非プロトン性かつ疎プロトン性の極性溶媒は、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、スルホラン、アセトニトリル、アセトン、イソブチルメチルケトン、ニトロメタン、メチルエチルケトン、テトラメチルシランが例示される。電解質組成物には、これらの極性溶媒の1種または2種以上が含まれる。 In aprotic and protophobic polar solvents, protons and hydrogen bonds contribute little to the reaction, and the oxide 18 is easily dispersed. Examples of aprotic and protophobic polar solvents include propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, sulfolane, acetonitrile, acetone, isobutyl methyl ketone, nitromethane, methyl ethyl ketone, and tetramethylsilane. The electrolyte composition contains one or more of these polar solvents.

溶媒やイオン液体に含まれる水分は、それぞれ200ppm以下、より好ましくは100ppm以下、特に10ppm以下が好適である。溶媒やイオン液体に含まれる水分と酸化物18との反応を低減するためである。 The moisture content of the solvent and ionic liquid is preferably 200 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, and particularly preferably 10 ppm or less. This is to reduce the reaction between the moisture in the solvent and ionic liquid and the oxide 18.

電解質層14は、酸化物18、電解質塩、イオン液体、バインダー及び溶媒を含む電解質組成物をシート状に成形して得られる。電解質組成物に含まれる溶媒の少なくとも一部は、電解質層14を得るためのシート成形後の減圧乾燥などによって気化し、電解質層14から消失している。電解質層14に残留する溶媒の種類および量は、ガスクロマトグラフ質量分析法(GC-MS)によって求められる。 The electrolyte layer 14 is obtained by forming an electrolyte composition containing an oxide 18, an electrolyte salt, an ionic liquid, a binder, and a solvent into a sheet. At least a portion of the solvent contained in the electrolyte composition is vaporized by vacuum drying or the like after the sheet is formed to obtain the electrolyte layer 14, and disappears from the electrolyte layer 14. The type and amount of the solvent remaining in the electrolyte layer 14 is determined by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS).

有機化合物が分散した電解質組成物がゲル化(非流動化)する推定メカニズムは、以下のとおりである。まず、電解質組成物に含まれる僅かな水分と、Li,La及びZrを含むガーネット型構造の塩基性の酸化物と、が反応し、酸化物の表面にLiOHやLiが生じる。これにより系内のOHが増加し、塩基性が強まる。 The presumed mechanism by which the electrolyte composition in which an organic compound is dispersed gels (becomes non-fluid) is as follows: First, a small amount of moisture contained in the electrolyte composition reacts with a basic oxide having a garnet structure containing Li, La, and Zr, producing LiOH and Li2O3 on the surface of the oxide . This increases OH- in the system, strengthening the basicity.

イオン液体のイミダゾリウムカチオンの2位の炭素に水素が結合している場合、塩基によって2位のプロトンが脱離すると、電解液のイオン伝導性は低下する。イミダゾリウムカチオンから脱離したプロトンはOHと反応して水を発生する。発生した水は、前述のとおり酸化物と反応してさらに塩基性が強まる。 When hydrogen is bonded to the carbon at the 2-position of the imidazolium cation in an ionic liquid, the ionic conductivity of the electrolyte decreases when the proton at the 2-position is eliminated by a base. The proton eliminated from the imidazolium cation reacts with OH- to generate water. As mentioned above, the generated water reacts with oxides to further increase its basicity.

塩基性条件下では、バインダーのフッ化ビニリデン系ポリマーは、HFの脱離によりポリエン構造が形成され易い。フッ化ビニリデン系ポリマーのポリエン化により電解質組成物はゲル化する。さらに脱離したHF由来の電気化学反応により、意図しないSEIが形成され、SEIの抵抗は上昇する。 Under basic conditions, vinylidene fluoride-based polymers used as binders are prone to forming polyene structures due to the desorption of HF. The polyene conversion of vinylidene fluoride-based polymers causes the electrolyte composition to gel. Furthermore, an unintended SEI is formed due to an electrochemical reaction caused by the desorbed HF, and the resistance of the SEI increases.

これに対し、D10が1.4μm以上の酸化物18は塩基性が弱いので、電解質組成物に含まれる水分と酸化物18との反応を低減できる。系内の塩基性が強くなり難いので、イミダゾリウムカチオンの2位のプロトンが脱離し難くなり、プロトンの脱離に起因する電解液のイオン伝導率の低下が低減する。また、電解質組成物に含まれる極性溶媒はプロトンや水素結合が反応にほとんど寄与せず、フッ化ビニリデン系ポリマーはHFの脱離によるポリエン化が起こり難いので、電解質組成物のゲル化が低減する。さらにHF由来の電気化学反応が起こり難いので、SEIの抵抗を低く保つことができる。 In contrast, the oxide 18 having a D 10 of 1.4 μm or more has a weak basicity, so that the reaction between the moisture contained in the electrolyte composition and the oxide 18 can be reduced. Since the basicity in the system is unlikely to become strong, the proton at the second position of the imidazolium cation is unlikely to be eliminated, and the decrease in the ionic conductivity of the electrolyte solution caused by the elimination of the proton is reduced. In addition, the polar solvent contained in the electrolyte composition hardly contributes to the reaction due to protons and hydrogen bonds, and the vinylidene fluoride-based polymer is unlikely to be polyenized due to the elimination of HF, so that the gelation of the electrolyte composition is reduced. Furthermore, since the electrochemical reaction derived from HF is unlikely to occur, the resistance of the SEI can be kept low.

電解質層14(電解質組成物)において、酸化物18とイオン液体の合計量に対するイオン液体の含有量(体積%)は、50体積%以下(但し0体積%は除く)が好適である。即ち酸化物:イオン液体=(100-X):X、0<X≦50である。酸化物18と酸化物18との間に介在するイオン液体によってイオン伝導性を確保しつつイオン液体の染み出しの発生を低減するためである。 In the electrolyte layer 14 (electrolyte composition), the content (volume %) of the ionic liquid relative to the total amount of the oxide 18 and the ionic liquid is preferably 50 volume % or less (excluding 0 volume %). That is, oxide:ionic liquid = (100 - X): X, 0 < X ≦ 50. This is to reduce the occurrence of seepage of the ionic liquid while ensuring ionic conductivity by the ionic liquid interposed between the oxides 18.

イオン液体の含有量(体積%)は、電解質層14を凍結させ、又は、4官能性のエポキシ系樹脂などに電解質層14を埋め込み固めた後、電解質層14の断面から無作為に選択した5000倍の視野を対象に、エネルギー分散型X線分光器(EDS)が搭載されたSEMを用いて分析し、求める。分析は、La,Zr,Sの分布を特定したり反射電子像のコントラストを画像解析したりして、酸化物18の面積およびイオン液体の面積を特定し、電解質層14の断面における面積の割合を電解質層14における体積の割合とみなしてイオン液体の含有量(体積%)を得る。 The content (volume %) of the ionic liquid is determined by freezing the electrolyte layer 14 or by embedding the electrolyte layer 14 in a tetrafunctional epoxy resin or the like and then analyzing a randomly selected cross section of the electrolyte layer 14 at a magnification of 5000 times using an SEM equipped with an energy dispersive X-ray spectrometer (EDS). The analysis involves identifying the distribution of La, Zr, and S and performing image analysis of the contrast of the reflected electron image to identify the area of the oxide 18 and the area of the ionic liquid, and the content (volume %) of the ionic liquid is obtained by regarding the area ratio in the cross section of the electrolyte layer 14 as the volume ratio in the electrolyte layer 14.

電解質組成物のリチウムイオン伝導率は、酸化物18、電解質塩およびイオン液体の種類や塩濃度等により決定される。電解質組成物の25℃におけるリチウムイオン伝導率は4.0×10-5S/cm以上であるのが好ましい。電解質組成物を含む二次電池10の出力密度を確保するためである。 The lithium ion conductivity of the electrolyte composition is determined by the types of oxide 18, electrolyte salt, and ionic liquid, the salt concentration, etc. The lithium ion conductivity of the electrolyte composition at 25° C. is preferably 4.0×10 −5 S/cm or more in order to ensure the output density of secondary battery 10 containing the electrolyte composition.

電解質組成物は電解液由来のアニオンを含むため、電解質組成物のリチウムイオン伝導率は、シート状に成形した電解質組成物の両面に集電体を密着させた対称セルの、交流インピーダンス法によって算出した全イオン伝導率にリチウムイオンの輸率を乗じて算出される。リチウムイオンの輸率は交流インピーダンス法と定常状態直流法によって求める。 Since the electrolyte composition contains anions derived from the electrolyte solution, the lithium ion conductivity of the electrolyte composition is calculated by multiplying the total ion conductivity calculated by the AC impedance method of a symmetrical cell in which current collectors are attached to both sides of a sheet of electrolyte composition, by the transport number of the lithium ion. The transport number of the lithium ion is determined by the AC impedance method and the steady-state DC method.

輸率は以下のようにして算出する。まず、交流インピーダンス測定によってセルの抵抗値RS0を解析する。交流インピーダンス測定の条件は、温度25℃、電圧10mV、周波数7MHz-100mHzとする。 The transport number is calculated as follows: First, the resistance value R S0 of the cell is analyzed by AC impedance measurement, which is performed under the conditions of a temperature of 25° C., a voltage of 10 mV, and a frequency of 7 MHz to 100 mHz.

次に、セルに定電圧Vを印加した直後の初期電流値Iを測定し、以下の式Aに従い、セルの初期抵抗値Rを算出する。R=V/I・・・A
初期電流値の測定条件は、電圧10mV、トータル時間6秒、測定間隔0.0002秒とする。
Next, the initial current value I0 is measured immediately after applying a constant voltage V to the cell, and the initial resistance value R0 of the cell is calculated according to the following formula A: R0 = V/ I0 ...A
The conditions for measuring the initial current value are a voltage of 10 mV, a total time of 6 seconds, and a measurement interval of 0.0002 seconds.

抵抗値RS0及び初期抵抗値Rを以下の式Bに代入して界面抵抗RINTを算出する。RINT=R-RS0・・・B
次に、セルに定電圧Vを印加して定常状態となった後の電流値Iを測定し、以下の式Cに従い、セルの定常状態における抵抗値Rを算出する。R=V/I・・・C
定常状態における電流値の測定条件は、電圧10mV、トータル時間10時間、測定間隔60秒とする。
The resistance value R S0 and the initial resistance value R 0 are substituted into the following formula B to calculate the interface resistance R INT : R INT =R 0 -R S0 ... B
Next, a constant voltage V is applied to the cell, and the current value I after the cell reaches a steady state is measured. The resistance value R P of the cell in the steady state is calculated according to the following formula C: R P = V/I...C
The conditions for measuring the current value in the steady state are a voltage of 10 mV, a total time of 10 hours, and a measurement interval of 60 seconds.

セルが定常状態となった後に、前述の条件で、交流インピーダンス測定によってセルの抵抗値Rを解析する。抵抗値R、抵抗値R及び界面抵抗RINTを以下の式Dに代入して輸率tLiを算出する。tLi=R/(R-RINT)・・・D
電解質層14(電解質組成物)において、酸化物18とイオン液体とを合わせた量に対するバインダーの量(体積%)は、10体積%以下(但し0体積%は除く)が好適である。即ち酸化物とイオン液体とを合わせた量:バインダーの量=(100-Y):Y、0<Y≦10である。バインダーによって電解質層14の成形性を確保すると共に電解質層14のイオン伝導性の低下を低減するためである。バインダーの含有量(体積%)は、上記と同様にSEM-EDSによる分析によって求めた電解質層14の断面の面積%から特定できる。
After the cell reaches a steady state, the resistance value R S of the cell is analyzed by AC impedance measurement under the above-mentioned conditions. The transport number t Li is calculated by substituting the resistance value R S , the resistance value R P and the interface resistance R INT into the following formula D. t Li = R S / (R P - R INT ) ... D
In the electrolyte layer 14 (electrolyte composition), the amount (volume %) of the binder relative to the combined amount of the oxide 18 and the ionic liquid is preferably 10 volume % or less (excluding 0 volume %). That is, combined amount of the oxide and the ionic liquid: amount of the binder=(100-Y):Y, where 0<Y≦10. This is because the binder ensures the formability of the electrolyte layer 14 and reduces the decrease in the ionic conductivity of the electrolyte layer 14. The content (volume %) of the binder can be determined from the area % of the cross section of the electrolyte layer 14 determined by SEM-EDS analysis in the same manner as above.

負極層15は集電層16と複合層17とが重ね合わされている。集電層16は導電性を有する部材である。集電層16の材料はNi,Ti,Fe,Cu及びSiから選ばれる金属、これらの元素の2種以上を含む合金やステンレス鋼、炭素材料が例示される。 The negative electrode layer 15 is made up of a current collecting layer 16 and a composite layer 17 superimposed on each other. The current collecting layer 16 is a conductive member. Examples of materials for the current collecting layer 16 include metals selected from Ni, Ti, Fe, Cu, and Si, alloys containing two or more of these elements, stainless steel, and carbon materials.

複合層17は、活物質20及び電解質組成物を含む。電解質組成物は酸化物18を含む。複合層17の抵抗を低くするために、複合層17に導電助剤が含まれていても良い。導電助剤は、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維、Ni、Pt及びAgが例示される。活物質20は、Li、Li-Al合金、LiTi12、黒鉛、In、Si、Si-Li合金、及び、SiOが例示される。電解質層14と同様に、複合層13,17にバインダーが含まれていても良い。 The composite layer 17 includes an active material 20 and an electrolyte composition. The electrolyte composition includes an oxide 18. In order to reduce the resistance of the composite layer 17, the composite layer 17 may include a conductive additive. Examples of the conductive additive include carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber, Ni, Pt, and Ag. Examples of the active material 20 include Li, Li-Al alloy, Li 4 Ti 5 O 12 , graphite, In, Si, Si-Li alloy, and SiO. As with the electrolyte layer 14, the composite layers 13 and 17 may include a binder.

二次電池10は、例えば以下のように製造される。電解質塩を溶解したイオン液体と酸化物18とを混合したものに、バインダーを溶媒に溶かした溶液を混合し、スラリーを作る。テープ成形後、乾燥して電解質層14のためのグリーンシート(電解質シート)を得る。 The secondary battery 10 is manufactured, for example, as follows. A mixture of an ionic liquid in which an electrolyte salt is dissolved and an oxide 18 is mixed with a solution in which a binder is dissolved in a solvent to create a slurry. After tape casting, the mixture is dried to obtain a green sheet (electrolyte sheet) for the electrolyte layer 14.

電解質塩を溶解したイオン液体と酸化物18とを混合したものに活物質19を混合し、さらにバインダーを溶媒に溶かした溶液を混合し、スラリーを作る。集電層12の上にテープ成形後、乾燥して正極層11のためのグリーンシート(正極シート)を得る。 The active material 19 is mixed with a mixture of an ionic liquid in which an electrolyte salt is dissolved and an oxide 18, and then a solution in which a binder is dissolved in a solvent is mixed to create a slurry. After tape casting on the current collecting layer 12, it is dried to obtain a green sheet (positive electrode sheet) for the positive electrode layer 11.

電解質塩を溶解したイオン液体と酸化物18とを混合したものに活物質20を混合し、さらにバインダーを溶媒に溶かした溶液を混合し、スラリーを作る。集電層16の上にテープ成形後、乾燥して負極層15のためのグリーンシート(負極シート)を得る。 The active material 20 is mixed with a mixture of an ionic liquid in which an electrolyte salt is dissolved and an oxide 18, and then a solution in which a binder is dissolved in a solvent is mixed to create a slurry. After tape casting on the current collecting layer 16, it is dried to obtain a green sheet (negative electrode sheet) for the negative electrode layer 15.

電解質シート、正極シート及び負極シートをそれぞれ所定の形に裁断した後、正極シート、電解質シート、負極シートの順に重ね、互いに圧着して一体化する。集電層12,16にそれぞれ端子(図示せず)を接続しケース(図示せず)に封入して、順に正極層11、電解質層14及び負極層15を含む二次電池10が得られる。 After cutting the electrolyte sheet, positive electrode sheet, and negative electrode sheet into a predetermined shape, the positive electrode sheet, electrolyte sheet, and negative electrode sheet are stacked in this order and pressed together to form an integrated unit. Terminals (not shown) are connected to the current collecting layers 12 and 16, respectively, and the assembly is sealed in a case (not shown), resulting in a secondary battery 10 that includes, in order, a positive electrode layer 11, an electrolyte layer 14, and a negative electrode layer 15.

本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

(酸化物の調製)
Li6.95Mg0.15La2.75Sr0.25Zr2.012となるように、LiCO,MgO,La(OH),SrCO,ZrOを秤量した。LiCOは、焼成時のLiの揮発を考慮し、元素換算で15mol%程度過剰にした。秤量した原料およびエタノールをジルコニア製ボールと共にナイロン製ポットに投入し、ボールミルで15時間粉砕混合した。ポットから取り出したスラリーを乾燥後、MgO製の板の上で仮焼成(900℃で1時間)した。仮焼成後の粉末およびエタノールをナイロン製ポットに投入し、ボールミルで15時間粉砕混合した。
(Preparation of oxide)
Li2CO3 , MgO, La(OH) 3 , SrCO3 , and ZrO2 were weighed to obtain Li6.95Mg0.15La2.75Sr0.25Zr2.0O12 . Li2CO3 was weighed out at about 15 mol % excess in terms of element, taking into account the volatilization of Li during firing. The weighed raw materials and ethanol were put into a nylon pot together with zirconia balls, and were ground and mixed in a ball mill for 15 hours. The slurry taken out of the pot was dried, and then pre-fired (at 900°C for 1 hour) on a MgO plate. The pre-fired powder and ethanol were put into a nylon pot, and were ground and mixed in a ball mill for 15 hours.

ポットから取り出したスラリーを乾燥後、直径12mmの金型に投入し、プレス成形により厚さが1.5mm程度の成形体を得た。冷間静水等方圧プレス機(CIP)を用いて1.5t/cmの静水圧をさらに成形体に加えた。成形体と同じ組成の仮焼粉末で成形体を覆い、還元雰囲気において焼成(1100℃で4時間)し、酸化物の焼結体を得た。交流インピーダンス法によって求めた焼結体のリチウムイオン伝導率は1.0×10-3S/cmであった。リチウムイオン伝導率の測定条件は、温度25℃、電圧10mV、周波数7MHz-100mHzとした。Ar雰囲気において、焼結体を粉砕し、目開き250μmの篩にかけ、篩を通過した酸化物の粉末を採取した。 The slurry taken out of the pot was dried, then put into a die with a diameter of 12 mm, and pressed to obtain a molded body with a thickness of about 1.5 mm. A hydrostatic pressure of 1.5 t/cm 2 was further applied to the molded body using a cold isostatic press (CIP). The molded body was covered with a calcined powder of the same composition as the molded body, and fired in a reducing atmosphere (at 1100°C for 4 hours) to obtain a sintered body of oxide. The lithium ion conductivity of the sintered body obtained by the AC impedance method was 1.0 x 10 -3 S/cm. The measurement conditions for the lithium ion conductivity were a temperature of 25°C, a voltage of 10 mV, and a frequency of 7 MHz to 100 mHz. In an Ar atmosphere, the sintered body was pulverized and passed through a sieve with a mesh size of 250 μm, and the oxide powder that passed through the sieve was collected.

篩を通過した粉末100g、直径4mmのボール536g及びフッ素系不活性液体250mLをポットに入れ、遊星型ボールミル(回転数200rpm)で粉末を6時間粉砕した。ポットから取り出したスラリーを乾燥して、酸化物の粗粉末を得た。 100 g of the powder that passed through the sieve, 536 g of 4 mm diameter balls, and 250 mL of fluorine-based inert liquid were placed in a pot, and the powder was ground for 6 hours using a planetary ball mill (rotation speed: 200 rpm). The slurry removed from the pot was dried to obtain a coarse oxide powder.

同様に篩を通過した粉末50g、直径4mmのボール536g及びフッ素系不活性液体100mLをポットに入れ、遊星型ボールミル(回転数300rpm)で粉末を4時間粉砕した。ポットから取り出したスラリーを乾燥して、酸化物の微粉末を得た。 Similarly, 50 g of the powder that had passed through the sieve, 536 g of 4 mm diameter balls, and 100 mL of fluorine-based inert liquid were placed in a pot, and the powder was ground for 4 hours in a planetary ball mill (rotation speed: 300 rpm). The slurry removed from the pot was dried to obtain a fine oxide powder.

(粗粉末および微粉末の熱処理)
チューブ炉(体積1875cm)に収容した酸化物の粗粉末(40g以下)を、チューブ炉の片方の端から窒素ガスを導入し(流量10L/min)、炉のもう片方の端から排気した状態で、670℃で2時間加熱した。炉内の温度が50℃になった後、熱処理後の粗粉末を直ちに炉から取り出し、大気暴露を防ぐため密閉容器に収容した。酸化物の微粉末も同じ条件で熱処理し、密閉容器に収容した。
(Heat Treatment of Coarse and Fine Powders)
The coarse oxide powder (40 g or less) placed in a tube furnace (volume 1875 cm3 ) was heated at 670°C for 2 hours with nitrogen gas (flow rate 10 L/min) introduced into one end of the tube furnace and evacuated from the other end. After the temperature inside the furnace reached 50°C, the heat-treated coarse powder was immediately removed from the furnace and placed in a sealed container to prevent exposure to the atmosphere. The fine oxide powder was also heat-treated under the same conditions and placed in a sealed container.

(粒度分布の測定)
レーザ回折・散乱式粒子径分布測定装置(マイクロトラックMT3300EX II)で、熱処理した粗粉末、熱処理した微粉末、熱処理していない粗粉末の粒度分布を測定した。粒度分布を測定する試料を溶媒(0.2wt%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液)に入れ、超音波分散器(日本精機製作所製SD-600)を使って3分間分散し、測定装置にセットした。試料屈折率を1.81に設定し、溶媒屈折率を1.33に設定し、D10,D50,D90,D100を算出した。D50,D90は、粒度分布における頻度の積算値(フルイ下)がそれぞれ50%,90%となる粒子径である。
(Measurement of particle size distribution)
The particle size distribution of the heat-treated coarse powder, the heat-treated fine powder, and the non-heat-treated coarse powder was measured using a laser diffraction/scattering particle size distribution measuring device (Microtrac MT3300EX II). The sample to measure the particle size distribution was placed in a solvent (0.2 wt% sodium hexametaphosphate aqueous solution), dispersed for 3 minutes using an ultrasonic disperser (SD-600 manufactured by Nippon Seiki Seisakusho), and set in the measuring device. The refractive index of the sample was set to 1.81, the refractive index of the solvent was set to 1.33, and D 10 , D 50 , D 90 , and D 100 were calculated. D 50 and D 90 are the particle sizes at which the integrated value of the frequency in the particle size distribution (under the sieve) is 50% and 90%, respectively.

熱処理した粗粉末(以下「粉末A」と称す)、熱処理した微粉末(以下「粉末B」と称す)、熱処理していない粗粉末(以下「粉末C」と称す)のD10は、順に3.6μm,1.4μm,0.5μmであった。 The D10 of the heat-treated coarse powder (hereinafter referred to as "Powder A"), the heat-treated fine powder (hereinafter referred to as "Powder B"), and the non-heat-treated coarse powder (hereinafter referred to as "Powder C") were 3.6 μm, 1.4 μm, and 0.5 μm, respectively.

(電解液の調製)
イオン液体1-エチル-3-メチルイミダゾリウム ビス(フルオロスルホニル)イミド(EMI-FSI)に、電解質塩LiN(SOF)を3mol/dm複合し、電解液を得た。
(Preparation of Electrolyte)
The ionic liquid 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(fluorosulfonyl)imide (EMI-FSI) was combined with the electrolyte salt LiN(SO 2 F) 2 at 3 mol/dm 3 to obtain an electrolyte solution.

(実施例1)
酸化物:電解液=61:39(体積比)となるように、粉末Aと電解液とをAr雰囲気において乳鉢で混合し、複合粉末を得た。Ar雰囲気において複合粉末18g、フッ化ビニリデン(PVDF)0.864g及びプロピレンカーボネート(PC)7.776gを混合し、実施例1におけるスラリーを得た。
Example 1
Powder A and the electrolyte were mixed in a mortar in an Ar atmosphere so that the oxide: electrolyte ratio was 61:39 (volume ratio) to obtain a composite powder. 18 g of the composite powder, 0.864 g of polyvinylidene fluoride (PVDF), and 7.776 g of propylene carbonate (PC) were mixed in an Ar atmosphere to obtain the slurry in Example 1.

(実施例2)
プロピレンカーボネートをジメチルカーボネート(DMC)に代えた以外は、実施例1と同様にして、実施例2におけるスラリーを得た。
Example 2
A slurry in Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1, except that propylene carbonate was replaced with dimethyl carbonate (DMC).

(実施例3)
粉末Aを粉末Bに代えた以外は、実施例1と同様にして、実施例3におけるスラリーを得た。
Example 3
A slurry in Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1, except that Powder A was replaced with Powder B.

(実施例4)
プロピレンカーボネートをジメチルカーボネートに代えた以外は、実施例3と同様にして、実施例4におけるスラリーを得た。
Example 4
The slurry in Example 4 was obtained in the same manner as in Example 3, except that propylene carbonate was replaced with dimethyl carbonate.

(比較例1)
粉末Aを粉末Cに代えた以外は、実施例1と同様にして、比較例1におけるスラリーを得た。
(Comparative Example 1)
A slurry in Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1, except that Powder A was replaced with Powder C.

(比較例2)
プロピレンカーボネートをジメチルカーボネートに代えた以外は、比較例1と同様にして、比較例2におけるスラリーを得た。
(Comparative Example 2)
A slurry in Comparative Example 2 was obtained in the same manner as in Comparative Example 1, except that propylene carbonate was replaced with dimethyl carbonate.

(比較例3)
プロピレンカーボネートをN-メチル-2-ピロリドン(NMP)に代えた以外は、実施例1と同様にして、比較例3におけるスラリーを得た。
(Comparative Example 3)
A slurry in Comparative Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1, except that propylene carbonate was replaced with N-methyl-2-pyrrolidone (NMP).

(試験方法および結果)
実施例および比較例におけるスラリーをそれぞれビーカーに入れ、25℃のAr雰囲気の容器内に12時間放置した。12時間経過後、スラリーがゲル化(非流動化)しているか否かを目視により確認した。結果は表1に記した。スラリーの少なくとも一部がゲル化したものを+、スラリーが全くゲル化していないものを-と表記した。
(Test Method and Results)
The slurries in the examples and comparative examples were each placed in a beaker and left in a container in an Ar atmosphere at 25° C. for 12 hours. After 12 hours had passed, it was visually confirmed whether the slurry had gelled (become non-fluidized). The results are shown in Table 1. Slurries in which at least a part had gelled were marked with +, and slurries in which no gelling had occurred at all were marked with -.

Figure 0007666984000002
Figure 0007666984000002

表1に示すように、実施例1-4におけるスラリーは全くゲル化しなかったが、比較例1-3におけるスラリーはゲル化した。比較例1-3におけるスラリーは褐色に変色していた。 As shown in Table 1, the slurry in Example 1-4 did not gel at all, but the slurry in Comparative Example 1-3 did gel. The slurry in Comparative Example 1-3 turned brown.

実施例1-4及び比較例1,2のスラリーには、非プロトン性かつ疎プロトン性の極性溶媒であるPC,DMCが含まれていた。PC又はDMCがスラリーに含まれる実施例1-4と比較例1-2とを対比すると、D10が1.4μm以上の酸化物が含まれる実施例1-4のスラリーはゲル化が起こらず、D10が0.5μmの酸化物が含まれる比較例1,2のスラリーはゲル化した。スラリーの変色およびゲル化は、HFの脱離によるフッ化ビニリデンのポリエン化に起因すると推察される。D10が1.4μm以上の酸化物は塩基性が弱まり、スラリーの構成成分の相互作用が起こり難くなるのでゲル化が起こらなかったと推察される。 The slurries of Examples 1-4 and Comparative Examples 1 and 2 contained PC and DMC, which are aprotic and protophilic polar solvents. Comparing Example 1-4, in which PC or DMC is contained in the slurry, with Comparative Example 1-2, the slurry of Example 1-4, in which an oxide having a D 10 of 1.4 μm or more is contained, did not gel, while the slurry of Comparative Examples 1 and 2, in which an oxide having a D 10 of 0.5 μm is contained, gelled. It is presumed that the discoloration and gelling of the slurry are due to polyenation of vinylidene fluoride caused by the elimination of HF. It is presumed that gelling did not occur because oxides having a D 10 of 1.4 μm or more have a weak basicity, making it difficult for the constituent components of the slurry to interact with each other.

比較例3のスラリーには、親プロトン性の極性溶媒であるNMPが含まれていた。D10が3.6μmの酸化物がスラリーに含まれる実施例1,2と比較例3とを対比すると、非プロトン性かつ疎プロトン性の極性溶媒(PC,DMC)が含まれる実施例1,2のスラリーはゲル化が起こらず、親プロトン性の極性溶媒(NMP)が含まれる比較例3のスラリーはゲル化した。非プロトン性かつ疎プロトン性の極性溶媒は、親プロトン性の極性溶媒に比べて塩基性が弱いので、スラリーの構成成分の相互作用が起こり難くなり、ゲル化が起こらなかったと推察される。 The slurry of Comparative Example 3 contained NMP, which is a protophilic polar solvent. Comparing Examples 1 and 2, in which an oxide having a D10 of 3.6 μm is contained in the slurry, with Comparative Example 3, the slurries of Examples 1 and 2, in which aprotic and protophilic polar solvents (PC, DMC) are contained, did not gel, while the slurry of Comparative Example 3, in which a protophilic polar solvent (NMP) was contained, gelled. It is presumed that the aprotic and protophilic polar solvent is weakly basic compared to the protophilic polar solvent, so that interaction between the components of the slurry is less likely to occur, and gelling did not occur.

この実施例によれば、Li,La及びZrを含むガーネット型構造の酸化物であってD10が1.4μm以上の酸化物、イミダゾリウムカチオン及びスルホニルイミドアニオンを含むイオン液体、電解質塩、フッ化ビニリデン系ポリマーを含むバインダー、及び、非プロトン性かつ疎プロトン性の極性溶媒を含む電解質組成物は、ゲル化を低減できることが明らかになった。この電解質組成物を含む電解質シート及び二次電池は、構成成分の分散状態のばらつきを低減できるので、性能のばらつきを小さくできる。 According to this example, it was revealed that an electrolyte composition containing an oxide having a garnet structure containing Li, La, and Zr and having a D10 of 1.4 μm or more, an ionic liquid containing an imidazolium cation and a sulfonylimide anion, an electrolyte salt, a binder containing a vinylidene fluoride polymer, and an aprotic and protonic polar solvent can reduce gelation. An electrolyte sheet and a secondary battery containing this electrolyte composition can reduce the variation in the dispersion state of the components, and therefore can reduce the variation in performance.

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。 The present invention has been described above based on the embodiments, but the present invention is in no way limited to the above embodiments, and it can be easily imagined that various improvements and modifications are possible within the scope of the invention without departing from its spirit.

実施形態では、二次電池10として、集電層12の片面に複合層13が設けられた正極層11、及び、集電層16の片面に複合層17が設けられた負極層15を備えるものを説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば集電層12の両面に複合層13と複合層17とをそれぞれ設けた電極層(いわゆるバイポーラ電極)を備える二次電池に、実施形態における各要素を適用することは当然可能である。バイポーラ電極と電解質層14とを交互に積層しケース(図示せず)に収容すれば、いわゆるバイポーラ構造の二次電池が得られる。 In the embodiment, the secondary battery 10 is described as having a positive electrode layer 11 with a composite layer 13 provided on one side of a current collecting layer 12, and a negative electrode layer 15 with a composite layer 17 provided on one side of a current collecting layer 16, but this is not necessarily limited to this. For example, it is of course possible to apply each element in the embodiment to a secondary battery having an electrode layer (so-called bipolar electrode) in which a composite layer 13 and a composite layer 17 are provided on both sides of a current collecting layer 12. If the bipolar electrodes and electrolyte layers 14 are alternately stacked and housed in a case (not shown), a so-called bipolar structure secondary battery is obtained.

実施形態では、複合層13,17及び電解質層14が全て電解質組成物を含む場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。二次電池は、複合層13,17及び電解質層14の少なくとも1つが電解質組成物を含んでいれば良い。 In the embodiment, the composite layers 13, 17 and the electrolyte layer 14 all contain an electrolyte composition, but this is not necessarily limited to this. The secondary battery may be any battery in which at least one of the composite layers 13, 17 and the electrolyte layer 14 contains an electrolyte composition.

実施形態では、電解質組成物を含むリチウムイオン電池(二次電池)を例示して電極層(正極層11及び負極層15)及び電解質層14を備える二次電池10を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。他の二次電池としては、リチウム硫黄電池、リチウム酸素電池、リチウム空気電池などが挙げられる。 In the embodiment, a lithium ion battery (secondary battery) containing an electrolyte composition is used as an example to describe a secondary battery 10 having electrode layers (positive electrode layer 11 and negative electrode layer 15) and an electrolyte layer 14, but this is not necessarily limited to this. Other examples of secondary batteries include lithium sulfur batteries, lithium oxygen batteries, and lithium air batteries.

10 二次電池
11 正極層
14 電解質層(電解質シート)
15 負極層
18 酸化物
10 Secondary battery 11 Positive electrode layer 14 Electrolyte layer (electrolyte sheet)
15 negative electrode layer 18 oxide

Claims (3)

Li,La及びZrを含むガーネット型構造の酸化物、電解質塩、イオン液体、バインダー、及び、溶媒を含む電解質組成物であって、
前記酸化物は、体積基準の粒度分布における頻度の積算値が10%となる粒子径が1.4μm以上であり、
前記イオン液体は、イミダゾリウムカチオン及びスルホニルイミドアニオンを含み、
前記溶媒は、非プロトン性かつ疎プロトン性の極性溶媒であり、
前記バインダーは、-CHCF-を含む電解質組成物。
An electrolyte composition comprising an oxide having a garnet structure containing Li, La, and Zr, an electrolyte salt, an ionic liquid, a binder, and a solvent,
The oxide has a particle size of 1.4 μm or more at which the integrated value of the frequency in a volume-based particle size distribution is 10%,
the ionic liquid comprises an imidazolium cation and a sulfonylimide anion;
the solvent is an aprotic, protophobic polar solvent,
The binder is an electrolyte composition containing —CH 2 CF 2 —.
請求項1記載の電解質組成物からなる電解質シート。 An electrolyte sheet comprising the electrolyte composition according to claim 1. 順に正極層、電解質層および負極層を含み、
前記正極層、前記電解質層および前記負極層の少なくとも1つに、請求項1記載の電解質組成物が含まれる二次電池。
The cathode layer, the electrolyte layer, and the anode layer are included in the stack,
A secondary battery, wherein at least one of the positive electrode layer, the electrolyte layer, and the negative electrode layer contains the electrolyte composition according to claim 1.
JP2021077374A 2021-04-30 2021-04-30 Electrolyte composition, electrolyte sheet and secondary battery Active JP7666984B2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021077374A JP7666984B2 (en) 2021-04-30 2021-04-30 Electrolyte composition, electrolyte sheet and secondary battery
PCT/JP2022/017305 WO2022230635A1 (en) 2021-04-30 2022-04-07 Solid electrolyte, electrolyte composition, electrolyte sheet and power storage device
US18/556,058 US20240213529A1 (en) 2021-04-30 2022-04-07 Solid electrolyte, electrolyte composition, electrolyte sheet and power storage device
EP22795551.5A EP4333125B1 (en) 2021-04-30 2022-04-07 Solid electrolyte, electrolyte composition, electrolyte sheet and power storage device
KR1020237036998A KR20230162066A (en) 2021-04-30 2022-04-07 Solid electrolyte, electrolyte composition, electrolyte sheet and power storage device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021077374A JP7666984B2 (en) 2021-04-30 2021-04-30 Electrolyte composition, electrolyte sheet and secondary battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022171013A JP2022171013A (en) 2022-11-11
JP7666984B2 true JP7666984B2 (en) 2025-04-22

Family

ID=83945830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021077374A Active JP7666984B2 (en) 2021-04-30 2021-04-30 Electrolyte composition, electrolyte sheet and secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7666984B2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018220800A1 (en) 2017-06-01 2018-12-06 日立化成株式会社 Electrolyte composition, secondary battery, and method for producing electrolyte sheet
WO2020240786A1 (en) 2019-05-30 2020-12-03 昭和電工マテリアルズ株式会社 Slurry composition for batteries, and methods for producing electrode, electrolyte sheet, and battery member

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6663685B2 (en) * 2015-11-04 2020-03-13 日本特殊陶業株式会社 Lithium ion conductive ceramic sintered body and lithium battery
JP7332371B2 (en) * 2019-07-18 2023-08-23 日本特殊陶業株式会社 storage device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018220800A1 (en) 2017-06-01 2018-12-06 日立化成株式会社 Electrolyte composition, secondary battery, and method for producing electrolyte sheet
WO2020240786A1 (en) 2019-05-30 2020-12-03 昭和電工マテリアルズ株式会社 Slurry composition for batteries, and methods for producing electrode, electrolyte sheet, and battery member

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022171013A (en) 2022-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7535700B2 (en) Solid electrolyte material and battery using same
JP7819217B2 (en) Lithium ion conductor, sheet and power storage device
JP7478989B2 (en) Solid electrolyte material and battery using same
JP7689631B2 (en) Composite, sheet, electrochemical element, and power storage device
JP7666984B2 (en) Electrolyte composition, electrolyte sheet and secondary battery
WO2022230635A1 (en) Solid electrolyte, electrolyte composition, electrolyte sheet and power storage device
JP7666983B2 (en) Electrolyte composition, electrolyte sheet and secondary battery
JP7773309B2 (en) Electrolyte composition, electrolyte sheet and electricity storage device
JP7666982B2 (en) Electrolyte composition, electrolyte sheet and secondary battery
JP7685870B2 (en) Electrolyte composition, electrolyte sheet and secondary battery
JP2025132348A (en) Method for manufacturing a solid electrolyte, a separator, an electrode, and a power storage device
JP2022171030A (en) Solid electrolyte, electrolyte composition, electrolyte sheet and power storage device
JP7751155B2 (en) Particles, composites, sheets and electricity storage devices
JP7784821B2 (en) Positive electrode mixture layer and lithium ion secondary battery
JP7812011B2 (en) Mixture, sheet, electrochemical element and electricity storage device
JP7761817B1 (en) Solid electrolyte, ionic conductor, sheet and electricity storage device
JP2025132319A (en) Method for manufacturing a solid electrolyte, a separator, an electrode, and a power storage device
JP2025132324A (en) Method for manufacturing a solid electrolyte, a separator, an electrode, and a power storage device
WO2026048106A1 (en) Powder, sheet, and secondary battery
WO2024166502A1 (en) Ion conductor, composite, sheet, electrode, separator, and power storage device
WO2024166501A1 (en) Aggregates, sheet, separator, electrode and power storage device
WO2025182452A1 (en) Solid electrolyte, ion conductor, sheet, and power storage device
JP2024079929A (en) Mixture, sheet and electrochemical element
JP2025132346A (en) Method for manufacturing a solid electrolyte, a separator, an electrode, and a power storage device
WO2025070757A1 (en) Sheet and power storage device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240307

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250401

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250410

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7666984

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150