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JP6673785B2 - Solid electrolyte composition, solid electrolyte-containing sheet and all-solid secondary battery, and method for producing solid electrolyte-containing sheet and all-solid secondary battery - Google Patents

Solid electrolyte composition, solid electrolyte-containing sheet and all-solid secondary battery, and method for producing solid electrolyte-containing sheet and all-solid secondary battery Download PDF

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JP6673785B2 JP2016168291A JP2016168291A JP6673785B2 JP 6673785 B2 JP6673785 B2 JP 6673785B2 JP 2016168291 A JP2016168291 A JP 2016168291A JP 2016168291 A JP2016168291 A JP 2016168291A JP 6673785 B2 JP6673785 B2 JP 6673785B2
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Description

本発明は、固体電解質組成物、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池ならびに固体電解質含有シートおよび全固体二次電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a solid electrolyte composition, a solid electrolyte containing sheet and an all-solid secondary battery, and a method for producing a solid electrolyte containing sheet and an all solid secondary battery.

リチウムイオン二次電池は、負極と、正極と、負極及び正極の間に挟まれた電解質とを有し、両極間にリチウムイオンを往復移動させることにより充放電を可能とした蓄電池である。リチウムイオン二次電池には、従来、電解質として有機電解液が用いられてきた。しかし、有機電解液は液漏れを生じやすく、また、過充電または過放電により電池内部で短絡が生じ発火するおそれもあり、信頼性と安全性のさらなる向上が求められている。
このような状況下、有機電解液に代えて、無機固体電解質を用いた全固体二次電池が注目されている。全固体二次電池は負極、電解質および正極のすべてが固体からなり、有機電解液を用いた電池の課題とされる安全性ないし信頼性を大きく改善することができ、また長寿命化も可能になるとされる。さらに、全固体二次電池は、電極と電解質を直接並べて直列に配した構造とすることができる。そのため、有機電解液を用いた二次電池に比べて高エネルギー密度化が可能となり、電気自動車や大型蓄電池等への応用が期待されている。
A lithium ion secondary battery is a storage battery having a negative electrode, a positive electrode, and an electrolyte sandwiched between the negative electrode and the positive electrode, and capable of charging and discharging by reciprocating lithium ions between the two electrodes. Conventionally, organic electrolytes have been used as electrolytes in lithium ion secondary batteries. However, the organic electrolyte is liable to leak, and overcharging or overdischarging may cause a short circuit inside the battery and cause ignition, and further improvement in reliability and safety is required.
Under such circumstances, an all-solid secondary battery using an inorganic solid electrolyte instead of an organic electrolyte has been receiving attention. All-solid-state rechargeable batteries are composed of solid negative electrode, electrolyte and positive electrode, which can greatly improve safety and reliability, which are the issues of batteries using organic electrolytes, and also enable long life. It will be. Further, the all-solid-state secondary battery can have a structure in which the electrode and the electrolyte are directly arranged and arranged in series. Therefore, a higher energy density can be achieved as compared with a secondary battery using an organic electrolyte, and application to an electric vehicle, a large storage battery, and the like is expected.

上記のような各利点から、次世代のリチウムイオン電池として全固体二次電池の開発が進められている。例えば、特許文献1には、硫化物固体電解質材料と、3級アミン;エーテル;チオール;エステル基の炭素原子に結合した炭素数3以上の官能基およびエステル基の酸素原子に結合した炭素数4以上の官能基を有するエステル;ならびにエステル基の炭素原子に結合したベンゼン環を有するエステルの少なくとも1つからなる分散媒とを含有するスラリーを用いる全固体電池の製造方法が記載されている。また、特許文献2には、第一の溶媒と、第一の溶媒よりも沸点の高い第二の溶媒を用いたスラリーを用いて固体電解質層又は電極活物質層を形成することを含む全固体電池の製造方法が記載されている。   Due to the advantages described above, the development of an all-solid-state secondary battery as a next-generation lithium-ion battery is underway. For example, Patent Document 1 discloses a sulfide solid electrolyte material, a tertiary amine; an ether; a thiol; a functional group having 3 or more carbon atoms bonded to a carbon atom of an ester group and a carbon atom bonded to an oxygen atom of an ester group having 4 carbon atoms. A method for producing an all-solid battery using a slurry containing an ester having the above functional group; and a dispersion medium comprising at least one ester having a benzene ring bonded to a carbon atom of the ester group is described. Patent Document 2 discloses that all solids including forming a solid electrolyte layer or an electrode active material layer using a slurry using a first solvent and a second solvent having a boiling point higher than that of the first solvent. A method for manufacturing a battery is described.

特開2012−212652号公報JP 2012-212652 A 特開2012−243472号公報JP 2012-243472 A

近年、全固体二次電池の開発が急速に進行している。開発の進行とともに、抵抗の抑制、サイクル特性の向上等、全固体二次電池の性能に対する要求が高まっている。このような要求に応えるべく本発明者らが検討を重ねた結果、全固体二次電池を構成する各層において、無機固体電解質等の固体粒子の分布の均一性を高め、また固体粒子間の結着性を高めることが、全固体二次電池の抵抗を抑制し、またサイクル特性を向上させる上で重要な要素であることが明らかとなってきた。   In recent years, the development of all solid state secondary batteries has been rapidly progressing. As the development progresses, there is an increasing demand for the performance of the all-solid secondary battery such as suppression of resistance and improvement of cycle characteristics. As a result of repeated studies by the present inventors to respond to such demands, the uniformity of the distribution of solid particles such as inorganic solid electrolytes in each layer constituting the all-solid secondary battery is improved, and the connection between the solid particles is improved. It has become clear that increasing the adhesion is an important factor in suppressing the resistance of the all-solid secondary battery and improving the cycle characteristics.

本発明は、全固体二次電池の固体電解質層または電極層の形成に用いることにより、各層における固体粒子の分布の均一性と固体粒子間の結着性を所望のレベルに高めることができ、結果、全固体二次電池の抵抗の効果的な抑制と優れたサイクル特性を実現することができる固体電解質組成物を提供することを課題とする。また本発明は、この固体電解質組成物を用いた固体電解質含有シートおよびこの固体電解質含有シートを用いた全固体二次電池を提供することを課題とする。また、本発明は、この固体電解質組成物を用いた固体電解質含有シートの製造方法および全固体二次電池の製造方法を提供することを課題とする。   The present invention can be used to form a solid electrolyte layer or an electrode layer of an all solid state secondary battery, whereby the uniformity of distribution of solid particles in each layer and the binding between solid particles can be increased to a desired level, As a result, it is an object of the present invention to provide a solid electrolyte composition that can effectively suppress the resistance of an all-solid secondary battery and realize excellent cycle characteristics. Another object of the present invention is to provide a solid electrolyte-containing sheet using the solid electrolyte composition and an all-solid secondary battery using the solid electrolyte-containing sheet. Another object of the present invention is to provide a method for producing a solid electrolyte-containing sheet and a method for producing an all-solid secondary battery using the solid electrolyte composition.

本発明者らはさらに検討した結果、無機固体電解質とその分散媒体とを含有してなる固体電解質組成物において、分散媒体として特定のヘテロ環化合物を用いることにより、固体粒子が沈降せず分散性を向上させること(分散安定性を向上させること)ができること、この固体電解質組成物を用いて形成した固体電解質含有シートが、固体粒子の分布が均一で、固体粒子間の結着性に優れ、優れた電気伝導度を示すこと、さらに、この固体電解質含有シートを用いた全固体二次電池は電気抵抗が低く、サイクル特性にも優れることを見出した。本発明はこれらの知見に基づきさらに検討を重ね、完成されるに至ったものである。   The present inventors have further studied and found that, in a solid electrolyte composition containing an inorganic solid electrolyte and its dispersion medium, by using a specific heterocyclic compound as a dispersion medium, solid particles do not settle and disperse. (Improving dispersion stability), the solid electrolyte-containing sheet formed using this solid electrolyte composition has a uniform distribution of solid particles, excellent binding between solid particles, It has been found that an excellent electric conductivity is exhibited, and that the all-solid secondary battery using the solid electrolyte-containing sheet has low electric resistance and excellent cycle characteristics. The present invention has been further studied based on these findings, and has been completed.

すなわち、上記の課題は以下の手段により解決された。
<1>周期律表第1族または第2族に属する金属のイオンの伝導性を有する無機固体電解質(A)と、下記式(S−0)または(S−1)で表されるヘテロ環化合物(B)と、LogP値2.0以上の分散媒体(C)とを含有し、分散媒体(C)が、ケトン化合物、アルコール化合物、ハロゲン化合物、炭化水素化合物、芳香族化合物、アミン化合物、エステル化合物またはカーボネート化合物である固体電解質組成物。

Figure 0006673785
式中、αは4〜10員のヘテロ環を示し、X11は酸素原子を示し、Y11およびY12は、各々独立に環α構成原子を示し、R11およびR12は、各々独立に置換基を示し、n1は0または1である。RD0は環α構成原子と結合している置換基を示し、d0は0以上の整数を示す。d0が2以上の場合、複数のRD0は同じでも異なってもよく、隣接する環α構成原子に結合するRD0同士が互いに結合して、環を形成してもよい。ただし、αは5員の芳香族性のヘテロ環ではない。
Figure 0006673785
式中、Y13およびY14は、各々独立に環α構成原子を示し、R13、R14、RD1およびd1は、式(S−0)におけるR11、R12、RD0およびd0とそれぞれ同義である。n2およびn3は、である。αは4〜10員のヘテロ環を示し、X01は、窒素原子、リン原子、硫黄原子、ケイ素原子、ヒ素原子もしくはセレン原子、または、窒素原子、リン原子、硫黄原子、ケイ素原子、ヒ素原子もしくはセレン原子を含有する2価の基を示す。ただし、αは5員の芳香族性のヘテロ環ではない。
That is, the above problem was solved by the following means.
<1> An inorganic solid electrolyte (A) having ion conductivity of a metal belonging to Group 1 or 2 of the periodic table and a heterocyclic ring represented by the following formula (S-0) or (S-1) A compound (B) and a dispersion medium (C) having a LogP value of 2.0 or more, wherein the dispersion medium (C) is a ketone compound, an alcohol compound, a halogen compound, a hydrocarbon compound, an aromatic compound, an amine compound, A solid electrolyte composition which is an ester compound or a carbonate compound.
Figure 0006673785
In the formula, α represents a 4- to 10-membered heterocyclic ring, X 11 represents an oxygen atom, Y 11 and Y 12 each independently represent a ring α-constituting atom, and R 11 and R 12 each independently represent Represents a substituent, and n1 is 0 or 1. R D0 represents a substituent bonded to the ring α-constituting atom, and d0 represents an integer of 0 or more. When d0 is 2 or more, a plurality of R D0s may be the same or different, and R D0s bonded to adjacent ring α-constituting atoms may be bonded to each other to form a ring. However, α is not a 5-membered aromatic heterocycle.
Figure 0006673785
Wherein, Y 13 and Y 14 are each independently a ring alpha 2 constituting atom, R 13, R 14, R D1 and d1 are, R 11 in the formula (S-0), R 12 , R D0 and d0 Is synonymous with each. n2 and n3 are 1 . α 2 represents a 4- to 10-membered heterocyclic ring, and X 01 represents a nitrogen atom, phosphorus atom, sulfur atom, silicon atom, arsenic atom or selenium atom, or nitrogen atom, phosphorus atom, sulfur atom, silicon atom, arsenic atom. It represents a divalent group containing an atom or a selenium atom. However, alpha 2 is not a 5-membered aromatic heterocycle.

<2>ヘテロ環化合物(B)が下記式(S−20)または(S−21)で表される<1>に記載の固体電解質組成物。

Figure 0006673785
式中、βは5〜8員のヘテロ環を示し、X20は酸素原子を示し、Y21およびY22は、各々独立に環β構成原子を示し、R21およびR22は、各々独立に置換基を示す。RD20は、環β構成原子と結合している置換基を示し、d20は0以上6以下の整数を示す。d20が2以上の場合、複数のRD20は同じでも異なってもよく、隣接する環β構成原子に結合するRD20同士が互いに結合して、環を形成してもよい。ただし、βは5員の芳香族性のヘテロ環ではない。
Figure 0006673785
式中、βは5〜8員のヘテロ環を示し、X21は窒素原子、硫黄原子、−NH−または−S(O)−を示し、Y23およびY24は、各々独立に環β構成原子を示し、R23およびR24は各々独立に置換基を示す。RD21は、環β構成原子と結合している置換基を示し、d21は0以上6以下の整数を示す。d21が2以上の場合、複数のRD21は同じでも異なってもよく、隣接する環β構成原子に結合するRD21同士が互いに結合して、環を形成してもよい。ただし、β は5員の芳香族性のヘテロ環を示さない。
<2> The solid electrolyte composition according to <1>, wherein the heterocyclic compound (B) is represented by the following formula (S-20) or (S-21).
Figure 0006673785
In the formula, β represents a 5- to 8-membered heterocyclic ring, X 20 represents an oxygen atom, Y 21 and Y 22 each independently represent a ring β-constituting atom, and R 21 and R 22 each independently represent Shows a substituent. R D20 represents a substituent bonded to a ring β-constituting atom, and d20 represents an integer of 0 or more and 6 or less. When d20 is 2 or more, a plurality of RD20s may be the same or different, and RD20s bonded to adjacent ring β-constituting atoms may be bonded to each other to form a ring. However, β is not a 5-membered aromatic heterocycle.
Figure 0006673785
In the formula, β 2 represents a 5- to 8-membered heterocyclic ring, X 21 represents a nitrogen atom, a sulfur atom, —NH— or —S (O 2 ) —, and Y 23 and Y 24 each independently represent a ring. β 2 represents a constituent atom, and R 23 and R 24 each independently represent a substituent. R D21 represents a substituent attached with the ring beta 2 constituting atom, d21 represents an integer of 0 to 6. If d21 is 2 or more, plural R D21 may be the same or different, bonded to each other R D21 bonded to the adjacent ring beta 2 constituent atoms together may form a ring. However, beta 2 do not exhibit aromatic 5-membered heterocycle.

<3>ヘテロ環化合物(B)が下記式(S−31)、(S−32)および(S−34)いずれかで表される<2>に記載の固体電解質組成物。

Figure 0006673785
式中、X31 および33は各々独立に、酸素原子、硫黄原子、−NH−または−S(O)−を示し、R31 34 、R 37 および38は各々独立に、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基または炭素数2〜3のアルケニル基を示す。
アルキル基、アルコキシ基およびアルケニル基は、フッ素原子、塩素原子および/または臭素原子を有してもよい。
<3> The solid electrolyte composition according to <2>, wherein the heterocyclic compound (B) is represented by any of the following formulas (S-31) , (S-32), and (S-34).
Figure 0006673785
In the formula, X 31 and X 33 each independently represent an oxygen atom, a sulfur atom, —NH— or —S (O 2 ) —, and R 31 to R 34 , R 37 and R 38 each independently represent fluorine It represents an atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms.
Alkyl, alkoxy and alkenyl groups may have a fluorine, chlorine and / or bromine atom.

<4>LogP値2.0以上の分散媒体(C)が、炭化水素化合物または芳香族化合物である<1>〜<3>のいずれか1つに記載の固体電解質組成物。
>LogP値2.0以上の分散媒体(C)の30℃における粘度が、0.8mPa・S以上である<1>〜<4>のいずれか1つに記載の固体電解質組成物。
>ヘテロ環化合物(B)に対するLogP値2.0以上の分散媒体(C)の質量比が1:4〜1:100である<>〜<>のいずれか1つに記載の固体電解質組成物。
>ポリマー粒子(D)を含有する<1>〜<>のいずれか1つに記載の固体電解質組成物。
>無機固体電解質(A)が下記式(1)で表される<1>〜<>のいずれか1つに記載の固体電解質組成物。
a1b1c1d1e1 式(1)
式中、LはLi、Na及びKから選択される元素を示す。Mは、B、Zn、Sn、Si、Cu、Ga、Sb、Al及びGeから選択される元素を示す。Aは、I、Br、Cl及びFから選択される元素を示す。a1〜e1は各元素の組成比を示し、a1:b1:c1:d1:e1は1〜12:0〜5:1:2〜12:0〜10を満たす。
>活物質(E)を含有する<1>〜<>のいずれか1つに記載の固体電解質組成物。
10>活物質(E)が金属酸化物である<>に記載の固体電解質組成物。
<4 > The solid electrolyte composition according to any one of <1> to <3>, wherein the dispersion medium (C) having a LogP value of 2.0 or more is a hydrocarbon compound or an aromatic compound.
< 5 > The solid electrolyte composition according to any one of <1> to <4> , wherein the viscosity of the dispersion medium (C) having a LogP value of 2.0 or more at 30 ° C is 0.8 mPa · S or more.
< 6 > The one according to any one of < 1 > to < 5 >, wherein the mass ratio of the dispersion medium (C) having a LogP value of 2.0 or more to the heterocyclic compound (B) is 1: 4 to 1: 100. Solid electrolyte composition.
< 7 > The solid electrolyte composition according to any one of <1> to < 6 >, containing the polymer particles (D).
< 8 > The solid electrolyte composition according to any one of <1> to < 7 >, wherein the inorganic solid electrolyte (A) is represented by the following formula (1).
L a1 M b1 P c1 S d1 A e1 formula (1)
In the formula, L represents an element selected from Li, Na and K. M represents an element selected from B, Zn, Sn, Si, Cu, Ga, Sb, Al and Ge. A represents an element selected from I, Br, Cl and F. a1 to e1 indicate the composition ratio of each element, and a1: b1: c1: d1: e1 satisfies 1 to 12: 0 to 5: 1: 2 to 12: 0 to 10.
< 9 > The solid electrolyte composition according to any one of <1> to < 8 >, containing the active material (E).
< 10 > The solid electrolyte composition according to < 9 >, wherein the active material (E) is a metal oxide.

11<1>〜<10>のいずれか1つに記載の固体電解質組成物で形成した層を有する固体電解質含有シートであって、
層中におけるヘテロ環化合物(B)の含有量が1ppm以上10000ppm以下である固体電解質含有シート。
< 11 > A solid electrolyte-containing sheet having a layer formed of the solid electrolyte composition according to any one of <1> to <10> ,
A solid electrolyte-containing sheet wherein the content of the heterocyclic compound (B) in the layer is from 1 ppm to 10,000 ppm.

<12>正極活物質層、負極活物質層および固体電解質層を具備する全固体二次電池であって、
正極活物質層、負極活物質層および固体電解質層の少なくとも1つの層が、<11>に記載の固体電解質含有シートである全固体二次電池。
13> <1>〜<10>のいずれか1つに記載の固体電解質組成物を基材上に適用し、製膜する工程を含む固体電解質含有シートの製造方法。
14> <13>に記載の製造方法を介して、全固体二次電池を製造する全固体二次電池の製造方法。
<12 > An all-solid secondary battery including a positive electrode active material layer, a negative electrode active material layer, and a solid electrolyte layer,
An all-solid secondary battery in which at least one of the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer, and the solid electrolyte layer is the solid electrolyte-containing sheet according to < 11> .
< 13 > A method for producing a solid electrolyte-containing sheet, comprising applying the solid electrolyte composition according to any one of <1> to < 10 > on a substrate and forming a film.
< 14 > A method for manufacturing an all-solid secondary battery, which manufactures an all-solid secondary battery through the manufacturing method according to < 13 >.

本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、単に「アクリル」又は「(メタ)アクリル」と記載するときは、メタアクリル及び/又はアクリルを意味する。また、単に「アクリロイル」又は「(メタ)アクリロイル」と記載するときは、メタアクリロイル及び/又はアクリロイルを意味する。
In this specification, a numerical range represented by using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit and an upper limit.
In this specification, when simply describing “acryl” or “(meth) acryl” means methacryl and / or acryl. Further, when simply described as “acryloyl” or “(meth) acryloyl”, it means methacryloyl and / or acryloyl.

本発明の固体電解質組成物は分散安定性に優れ、全固体二次電池の固体電解質層ないし電極層の形成に用いることにより固体粒子の分布の均一性と固体粒子間の結着性を効果的に高めることができ、得られる全固体二次電池の抵抗を抑制し、またサイクル特性の向上を実現することができる。また、本発明の固体電解質含有シートは、層中の固体粒子の分布の均一性と固体粒子間の結着性に優れ、固体粒子間における優れたイオン伝導性を実現できる。また、本発明の全固体二次電池は、抵抗が低く、サイクル特性にも優れる。さらに、本発明の固体電解質含有シートの製造方法および全固体二次電池の製造方法によれば、上記特性を有する本発明の固体電解質含有シートおよび全固体二次電池を製造することができる。   The solid electrolyte composition of the present invention has excellent dispersion stability, and can be used for forming a solid electrolyte layer or an electrode layer of an all-solid secondary battery to effectively improve the uniformity of distribution of solid particles and the binding property between solid particles. , The resistance of the obtained all-solid-state secondary battery can be suppressed, and the cycle characteristics can be improved. In addition, the solid electrolyte-containing sheet of the present invention is excellent in uniformity of distribution of solid particles in a layer and excellent in binding between solid particles, and can realize excellent ionic conductivity between solid particles. Further, the all-solid secondary battery of the present invention has low resistance and excellent cycle characteristics. Furthermore, according to the method for producing a solid electrolyte-containing sheet and the method for producing an all-solid secondary battery of the present invention, the solid electrolyte-containing sheet and the all-solid secondary battery of the present invention having the above-described characteristics can be produced.

本発明の好ましい実施形態に係る全固体二次電池を模式化して示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically illustrating an all solid state secondary battery according to a preferred embodiment of the present invention. 実施例で作製した全固体二次電池(コイン電池)を模式的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows typically the all solid state secondary battery (coin battery) produced in the Example.

<好ましい実施形態>
図1は、本発明の好ましい実施形態に係る全固体二次電池(リチウムイオン二次電池)を模式化して示す断面図である。本実施形態の全固体二次電池10は、負極側からみて、負極集電体1、負極活物質層2、固体電解質層3、正極活物質層4、正極集電体5を、この順に有する。各層はそれぞれ接触しており、積層した構造をとっている。このような構造を採用することで、充電時には、負極側に電子(e)が供給され、そこにリチウムイオン(Li)が蓄積される。一方、放電時には、負極に蓄積されたリチウムイオン(Li)が正極側に戻され、作動部位6に電子が供給される。図示した例では、作動部位6に電球を採用しており、放電によりこれが点灯するようにされている。本発明の固体電解質組成物は、上記負極活物質層、正極活物質層、固体電解質層の成形材料として好ましく用いることができる。また、本発明の固体電解質含有シートは、上記負極活物質層、正極活物質層、固体電解質層として好適である。
本明細書において、正極活物質層(以下、正極層とも称す。)と負極活物質層(以下、負極層とも称す。)をあわせて電極層または活物質層と称することがある。
<Preferred embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating an all solid state secondary battery (lithium ion secondary battery) according to a preferred embodiment of the present invention. The all-solid-state secondary battery 10 of the present embodiment includes a negative electrode current collector 1, a negative electrode active material layer 2, a solid electrolyte layer 3, a positive electrode active material layer 4, and a positive electrode current collector 5 in this order as viewed from the negative electrode side. . Each layer is in contact with each other and has a laminated structure. By adopting such a structure, during charging, electrons (e ) are supplied to the negative electrode side, and lithium ions (Li + ) are accumulated therein. On the other hand, at the time of discharging, lithium ions (Li + ) accumulated in the negative electrode are returned to the positive electrode side, and electrons are supplied to the operating portion 6. In the illustrated example, an electric bulb is used for the operating portion 6, and this is turned on by discharge. The solid electrolyte composition of the present invention can be preferably used as a molding material for the negative electrode active material layer, the positive electrode active material layer, and the solid electrolyte layer. Further, the solid electrolyte-containing sheet of the present invention is suitable as the negative electrode active material layer, the positive electrode active material layer, and the solid electrolyte layer.
In this specification, a positive electrode active material layer (hereinafter, also referred to as a positive electrode layer) and a negative electrode active material layer (hereinafter, also referred to as a negative electrode layer) may be collectively referred to as an electrode layer or an active material layer.

正極活物質層4、固体電解質層3、負極活物質層2の厚さは特に限定されない。なお、一般的な電池の寸法を考慮すると、10〜1,000μmが好ましく、20μm以上500μm未満がより好ましい。本発明の全固体二次電池においては、正極活物質層4、固体電解質層3および負極活物質層2の少なくとも1層の厚さが、50μm以上500μm未満であることがさらに好ましい。   The thicknesses of the positive electrode active material layer 4, the solid electrolyte layer 3, and the negative electrode active material layer 2 are not particularly limited. In consideration of general battery dimensions, the thickness is preferably 10 to 1,000 μm, and more preferably 20 μm or more and less than 500 μm. In the all solid state secondary battery of the present invention, it is more preferable that at least one of the positive electrode active material layer 4, the solid electrolyte layer 3, and the negative electrode active material layer 2 has a thickness of 50 μm or more and less than 500 μm.

<固体電解質組成物>
本発明の固体電解質組成物は、周期律表第1族または第2族に属する金属のイオンの伝導性を有する無機固体電解質(A)と、後述の式(S−0)または(S−1)で表されるヘテロ環化合物(B)とを含有する。
以下、例えば、「無機固体電解質(A)」を「無機固体電解質」のように、本発明の固体電解質組成物に含有される成分または含有され得る成分を、符号を付さずに記載することがある。
<Solid electrolyte composition>
The solid electrolyte composition of the present invention comprises an inorganic solid electrolyte (A) having ion conductivity of a metal belonging to Group 1 or 2 of the periodic table, and a compound represented by the following formula (S-0) or (S-1). )) And a heterocyclic compound (B) represented by
Hereinafter, for example, "inorganic solid electrolyte (A)", such as "inorganic solid electrolyte", describes the components contained in or can be contained in the solid electrolyte composition of the present invention without reference numerals. There is.

(無機固体電解質(A))
無機固体電解質とは、無機の固体電解質のことであり、固体電解質とは、その内部においてイオンを移動させることができる固体状の電解質のことである。主たるイオン伝導性材料として有機物を含むものではないことから、有機固体電解質(ポリエチレンオキシド(PEO)などに代表される高分子電解質、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSI)などに代表される有機電解質塩)とは明確に区別される。また、無機固体電解質は定常状態では固体であるため、通常カチオンおよびアニオンに解離または遊離していない。この点で、電解液やポリマー中でカチオンおよびアニオンが解離または遊離している無機電解質塩(LiPF、LiBF、LiFSI、LiClなど)とも明確に区別される。無機固体電解質は周期律表第1族または第2族に属する金属のイオンの伝導性を有するものであれば特に限定されず電子伝導性を有さないものが一般的である。
(Inorganic solid electrolyte (A))
The inorganic solid electrolyte is an inorganic solid electrolyte, and the solid electrolyte is a solid electrolyte capable of moving ions inside the solid electrolyte. Since it does not contain an organic substance as a main ion conductive material, it is an organic solid electrolyte (a polymer electrolyte represented by polyethylene oxide (PEO) and the like; an organic represented by lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiTFSI) and the like) Electrolyte salt). Further, since the inorganic solid electrolyte is a solid in a steady state, it is not normally dissociated or released into cations and anions. In this regard, it is clearly distinguished from inorganic electrolyte salts (such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiFSI, and LiCl) in which cations and anions are dissociated or released in the electrolyte solution or the polymer. The inorganic solid electrolyte is not particularly limited as long as it has ion conductivity of a metal belonging to Group 1 or 2 of the periodic table, and generally has no electron conductivity.

本発明において、無機固体電解質は、周期律表第1族または第2族に属する金属のイオン伝導性を有する。上記無機固体電解質は、この種の製品に適用される固体電解質材料を適宜選定して用いることができる。無機固体電解質は(i)硫化物系無機固体電解質と(ii)酸化物系無機固体電解質が代表例として挙げられる。本発明において、活物質と無機固体電解質との間により良好な界面を形成することができるため、硫化物系無機固体電解質が好ましく用いられる。   In the present invention, the inorganic solid electrolyte has ionic conductivity of a metal belonging to Group 1 or 2 of the periodic table. As the inorganic solid electrolyte, a solid electrolyte material applied to this type of product can be appropriately selected and used. Representative examples of the inorganic solid electrolyte include (i) a sulfide-based inorganic solid electrolyte and (ii) an oxide-based inorganic solid electrolyte. In the present invention, a sulfide-based inorganic solid electrolyte is preferably used because a better interface can be formed between the active material and the inorganic solid electrolyte.

(i)硫化物系無機固体電解質
硫化物系無機固体電解質は、硫黄原子(S)を含有し、かつ、周期律表第1族または第2族に属する金属のイオン伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有する化合物が好ましい。硫化物系無機固体電解質は、元素として少なくともLi、SおよびPを含有し、リチウムイオン伝導性を有しているものが好ましいが、目的または場合に応じて、Li、SおよびP以外の他の元素を含んでもよい。
本発明の固体電解質組成物は、硫化物系無機固体電解質の中でも、イオン伝導性がより良好なため、下記式(1)で示される組成を満たすリチウムイオン伝導性無機固体電解質を含有することが好ましい。

a1b1c1d1e1 式(1)

式中、LはLi、NaおよびKから選択される元素を示し、Liが好ましい。Mは、B、Zn、Sn、Si、Cu、Ga、Sb、Al及びGeから選択される元素を示す。Aは、I、Br、Cl及びFから選択される元素を示す。a1〜e1は各元素の組成比を示し、a1:b1:c1:d1:e1は1〜12:0〜5:1:2〜12:0〜10を満たす。a1はさらに、1〜9が好ましく、1.5〜7.5がより好ましい。b1は0〜3が好ましく、0〜1がより好ましい。d1はさらに、2.5〜10が好ましく、3.0〜8.5がより好ましい。e1はさらに、0〜5が好ましく、0〜3がより好ましい。
(I) Sulfide-based inorganic solid electrolyte The sulfide-based inorganic solid electrolyte contains a sulfur atom (S), has ionic conductivity of a metal belonging to Group 1 or 2 of the periodic table, and And a compound having an electronic insulating property are preferable. The sulfide-based inorganic solid electrolyte preferably contains at least Li, S, and P as elements and has lithium ion conductivity, but depending on the purpose or case, other than Li, S, and P, may be used. It may contain an element.
Since the solid electrolyte composition of the present invention has better ion conductivity among sulfide-based inorganic solid electrolytes, it may contain a lithium ion-conductive inorganic solid electrolyte satisfying the composition represented by the following formula (1). preferable.

L a1 M b1 P c1 S d1 A e1 formula (1)

In the formula, L represents an element selected from Li, Na and K, and Li is preferable. M represents an element selected from B, Zn, Sn, Si, Cu, Ga, Sb, Al and Ge. A represents an element selected from I, Br, Cl and F. a1 to e1 indicate the composition ratio of each element, and a1: b1: c1: d1: e1 satisfies 1 to 12: 0 to 5: 1: 2 to 12: 0 to 10. a1 is further preferably 1 to 9, and more preferably 1.5 to 7.5. b1 is preferably 0 to 3, and more preferably 0 to 1. d1 is further preferably 2.5 to 10, and more preferably 3.0 to 8.5. e1 is further preferably 0 to 5, more preferably 0 to 3.

各元素の組成比は、下記のように、硫化物系無機固体電解質を製造する際の原料化合物の配合量を調整することにより制御できる。   The composition ratio of each element can be controlled by adjusting the compounding amount of the raw material compound when producing the sulfide-based inorganic solid electrolyte as described below.

硫化物系無機固体電解質は、非結晶(ガラス)であっても結晶化(ガラスセラミックス化)していてもよく、一部のみが結晶化していてもよい。例えば、Li、PおよびSを含有するLi−P−S系ガラス、またはLi、PおよびSを含有するLi−P−S系ガラスセラミックスを用いることができる。
硫化物系無機固体電解質は、例えば硫化リチウム(LiS)、硫化リン(例えば五硫化二燐(P))、単体燐、単体硫黄、硫化ナトリウム、硫化水素、ハロゲン化リチウム(例えばLiI、LiBr、LiCl)及び上記Mであらわされる元素の硫化物(例えばSiS、SnS、GeS)の中の少なくとも2つ以上の原料の反応により製造することができる。
The sulfide-based inorganic solid electrolyte may be non-crystalline (glass) or crystallized (glass-ceramic), or may be partially crystallized. For example, Li-PS-based glass containing Li, P and S, or Li-PS-based glass ceramic containing Li, P and S can be used.
Examples of the sulfide-based inorganic solid electrolyte include lithium sulfide (Li 2 S), phosphorus sulfide (for example, diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 )), elemental phosphorus, elemental sulfur, sodium sulfide, hydrogen sulfide, and lithium halide (for example, LiI, LiBr, LiCl) and at least two or more raw materials among the sulfides (for example, SiS 2 , SnS, GeS 2 ) of the element represented by M can be produced.

Li−P−S系ガラスおよびLi−P−S系ガラスセラミックスにおける、LiSとPとの比率は、LiS:Pのモル比で、好ましくは60:40〜90:10、より好ましくは68:32〜78:22である。LiSとPとの比率をこの範囲にすることにより、リチウムイオン伝導度を高いものとすることができる。具体的には、リチウムイオン伝導度を好ましくは1×10−4S/cm以上、より好ましくは1×10−3S/cm以上とすることができる。上限は特にないが、1×10−1S/cm以下であることが実際的である。 In Li-P-S based glass and Li-P-S based glass ceramics, the ratio of Li 2 S and P 2 S 5 is, Li 2 S: at a molar ratio of P 2 S 5, preferably 60:40 90:10, more preferably 68:32 to 78:22. By setting the ratio of Li 2 S and P 2 S 5 to this range, the lithium ion conductivity can be increased. Specifically, the lithium ion conductivity can be preferably 1 × 10 −4 S / cm or more, more preferably 1 × 10 −3 S / cm or more. Although there is no particular upper limit, it is practical that it is 1 × 10 −1 S / cm or less.

具体的な硫化物系無機固体電解質の例として、原料の組み合わせ例を下記に示す。たとえばLiS−P、LiS−P−LiCl、LiS−P−HS、LiS−P−HS−LiCl、LiS−LiI−P、LiS−LiI−LiO−P、LiS−LiBr−P、LiS−LiO−P、LiS−LiPO−P、LiS−P−P、LiS−P−SiS、LiS−P−SiS−LiCl、LiS−P−SnS、LiS−P−Al、LiS−GeS、LiS−GeS−ZnS、LiS−Ga、LiS−GeS−Ga、LiS−GeS−P、LiS−GeS−Sb、LiS−GeS−Al、LiS−SiS、LiS−Al、LiS−SiS−Al、LiS−SiS−P、LiS−SiS−P−LiI、LiS−SiS−LiI、LiS−SiS−LiSiO、LiS−SiS−LiPO、Li10GeP12などが挙げられる。ただし、各原料の混合比は問わない。このような原料組成物を用いて硫化物系無機固体電解質材料を合成する方法としては、例えば非晶質化法を挙げることができる。非晶質化法としては、例えば、メカニカルミリング法、溶液法および溶融急冷法を挙げられる。常温での処理が可能になり、製造工程の簡略化を図ることができるからである。 As examples of specific sulfide-based inorganic solid electrolytes, combinations of raw materials are shown below. For example, Li 2 S—P 2 S 5 , Li 2 S—P 2 S 5 —LiCl, Li 2 S—P 2 S 5 —H 2 S, Li 2 S—P 2 S 5 —H 2 S—LiCl, Li 2 S-LiI-P 2 S 5, Li 2 S-LiI-Li 2 O-P 2 S 5, Li 2 S-LiBr-P 2 S 5, Li 2 S-Li 2 O-P 2 S 5, Li 2 S-Li 3 PO 4 -P 2 S 5, Li 2 S-P 2 S 5 -P 2 O 5, Li 2 S-P 2 S 5 -SiS 2, Li 2 S-P 2 S 5 -SiS 2 -LiCl, Li 2 S-P 2 S 5 -SnS, Li 2 S-P 2 S 5 -Al 2 S 3, Li 2 S-GeS 2, Li 2 S-GeS 2 -ZnS, Li 2 S-Ga 2 S 3, Li 2 S-GeS 2 -Ga 2 S 3, Li 2 S-GeS 2 -P 2 S 5 Li 2 S-GeS 2 -Sb 2 S 5, Li 2 S-GeS 2 -Al 2 S 3, Li 2 S-SiS 2, Li 2 S-Al 2 S 3, Li 2 S-SiS 2 -Al 2 S 3, Li 2 S-SiS 2 -P 2 S 5, Li 2 S-SiS 2 -P 2 S 5 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -Li 4 SiO 4, Li 2 S—SiS 2 —Li 3 PO 4 , Li 10 GeP 2 S 12 and the like. However, the mixing ratio of each raw material does not matter. As a method for synthesizing a sulfide-based inorganic solid electrolyte material using such a raw material composition, for example, an amorphization method can be mentioned. Examples of the amorphization method include a mechanical milling method, a solution method, and a melt quenching method. This is because processing at normal temperature becomes possible, and the manufacturing process can be simplified.

(ii)酸化物系無機固体電解質
酸化物系無機固体電解質は、酸素原子(O)を含有し、かつ、周期律表第1族または第2族に属する金属のイオン伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有する化合物が好ましい。
(Ii) Oxide-based inorganic solid electrolyte The oxide-based inorganic solid electrolyte contains an oxygen atom (O), has ionic conductivity of a metal belonging to Group 1 or 2 of the periodic table, and And a compound having an electronic insulating property are preferable.

具体的な化合物例としては、例えばLixaLayaTiO〔xa=0.3〜0.7、ya=0.3〜0.7〕(LLT)、LixbLaybZrzbbb mbnb(MbbはAl、Mg、Ca、Sr、V、Nb、Ta、Ti、Ge、In、Snの少なくとも1種以上の元素でありxbは5≦xb≦10を満たし、ybは1≦yb≦4を満たし、zbは1≦zb≦4を満たし、mbは0≦mb≦2を満たし、nbは5≦nb≦20を満たす。)、Lixcyccc zcnc(MccはC、S、Al、Si、Ga、Ge、In、Snの少なくとも1種以上の元素でありxcは0≦xc≦5を満たし、ycは0≦yc≦1を満たし、zcは0≦zc≦1を満たし、ncは0≦nc≦6を満たす。)、Lixd(Al,Ga)yd(Ti,Ge)zdSiadmdnd(ただし、1≦xd≦3、0≦yd≦1、0≦zd≦2、0≦ad≦1、1≦md≦7、3≦nd≦13)、Li(3−2xe)ee xeeeO(xeは0以上0.1以下の数を表し、Meeは2価の金属原子を表す。Deeはハロゲン原子または2種以上のハロゲン原子の組み合わせを表す。)、LixfSiyfzf(1≦xf≦5、0<yf≦3、1≦zf≦10)、Lixgygzg(1≦xg≦3、0<yg≦2、1≦zg≦10)、LiBO−LiSO、LiO−B−P、LiO−SiO、LiBaLaTa12、LiPO(4−3/2w)(wはw<1)、LISICON(Lithium super ionic conductor)型結晶構造を有するLi3.5Zn0.25GeO、ペロブスカイト型結晶構造を有するLa0.55Li0.35TiOおよびLi0.33La0.55TiO、NASICON(Natrium super ionic conductor)型結晶構造を有するLiTi12、Li1+xh+yh(Al,Ga)xh(Ti,Ge)2−xhSiyh3−yh12(ただし、0≦xh≦1、0≦yh≦1)、ガーネット型結晶構造を有するLiLaZr12(LLZ)等が挙げられる。またLi、P及びOを含むリン化合物も望ましい。例えばリン酸リチウム(LiPO)、リン酸リチウムの酸素の一部を窒素で置換したLiPON、LiPOD(Dは、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ru、Ag、Ta、W、Pt、Au等から選ばれた少なくとも1種)等が挙げられる。また、LiAON(Aは、Si、B、Ge、Al、C、Ga等から選ばれた少なくとも1種)等も好ましく用いることができる。 Specific compounds, for example Li xa La ya TiO 3 [xa = 0.3~0.7, ya = 0.3~0.7] (LLT), Li xb La yb Zr zb M bb mb O nb ( Mbb is at least one element of Al, Mg, Ca, Sr, V, Nb, Ta, Ti, Ge, In and Sn, xb satisfies 5 ≦ xb ≦ 10, and yb satisfies 1 ≦ yb ≦ 4, zb satisfies 1 ≦ zb ≦ 4, mb satisfies 0 ≦ mb ≦ 2, nb satisfies 5 ≦ nb ≦ 20), Li xc Byc M cc zc O nc (M cc is C, S, Al, Si, Ga, Ge, In and Sn are at least one or more elements, xc satisfies 0 ≦ xc ≦ 5, yc satisfies 0 ≦ yc ≦ 1, and zc satisfies 0 ≦ zc ≦ met 1, nc satisfies 0 ≦ nc ≦ 6.), Li xd ( l, Ga) yd (Ti, Ge) zd Si ad P md O nd ( provided that, 1 ≦ xd ≦ 3,0 ≦ yd ≦ 1,0 ≦ zd ≦ 2,0 ≦ ad ≦ 1,1 ≦ md ≦ 7, 3 ≦ nd ≦ 13), Li (3-2xe) M ee xe D ee O (xe represents a number of 0 to 0.1, .D ee M ee is representative of a divalent metal atom is a halogen atom or Represents a combination of two or more halogen atoms.), Li xf Si yf O zf (1 ≦ xf ≦ 5, 0 <yf ≦ 3, 1 ≦ zf ≦ 10), Li xg S yg O zg (1 ≦ xg ≦ 3, 0 <yg ≦ 2, 1 ≦ zg ≦ 10), Li 3 BO 3 —Li 2 SO 4 , Li 2 O—B 2 O 3 —P 2 O 5 , Li 2 O—SiO 2 , Li 6 BaLa 2 ta 2 O 12, Li 3 PO (4-3 / 2w) N w (w is w <1), LI ICON (Lithium super ionic conductor) type Li 3.5 Zn 0.25 GeO 4 having a crystal structure, La 0.55 Li 0.35 TiO 3 and Li 0.33 La 0.55 TiO 3 having a perovskite crystal structure , LiTi 2 P 3 O 12 having a NASICON (Natrium superionic conductor) type crystal structure, Li 1 + xh + yh (Al, Ga) xh (Ti, Ge) 2-xh Si yh P 3-yh O 12 (where 0 ≦ xh ≦ 1, 0 ≦ yh ≦ 1), and Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZ) having a garnet type crystal structure. Further, a phosphorus compound containing Li, P and O is also desirable. For example, lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), LiPON in which a part of oxygen of lithium phosphate is substituted by nitrogen, LiPOD 1 (D 1 is Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr , Nb, Mo, Ru, Ag, Ta, W, Pt, Au, etc.). Further, LiA 1 ON (A 1 is at least one selected from Si, B, Ge, Al, C, Ga, and the like) can also be preferably used.

無機固体電解質の体積平均粒子径は特に限定されないが、0.01μm以上であることが好ましく、0.1μm以上であることがより好ましい。上限としては、100μm以下であることが好ましく、50μm以下であることがより好ましい。なお、無機固体電解質粒子の平均粒子径の測定は、以下の手順で行う。無機固体電解質粒子を、水(水に不安定な物質の場合はヘプタン)を用いて20mLサンプル瓶中で1質量%の分散液を調製する。希釈後の分散試料は、1kHzの超音波を10分間照射し、その直後に試験に使用する。この分散液試料を用い、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(HORIBA社製)を用いて、温度25℃で測定用石英セルを使用してデータ取り込みを50回行い、体積平均粒子径を得る。その他の詳細な条件等は必要によりJISZ8828:2013「粒子径解析−動的光散乱法」の記載を参照する。1水準につき5つの試料を作製しその平均値を採用する。   The volume average particle diameter of the inorganic solid electrolyte is not particularly limited, but is preferably 0.01 μm or more, and more preferably 0.1 μm or more. The upper limit is preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less. The average particle diameter of the inorganic solid electrolyte particles is measured according to the following procedure. A 1% by weight dispersion of inorganic solid electrolyte particles is prepared in a 20 mL sample bottle using water (heptane in the case of a substance unstable to water). The dispersion sample after dilution is irradiated with 1 kHz ultrasonic wave for 10 minutes and used immediately after the test. Using this dispersion sample, data was taken 50 times using a quartz cell for measurement at a temperature of 25 ° C. using a laser diffraction / scattering type particle size distribution analyzer LA-920 (manufactured by HORIBA) to obtain volume average particles. Get the diameter. For other detailed conditions and the like, refer to the description of JISZ8828: 2013 “Particle Size Analysis-Dynamic Light Scattering Method” as necessary. Five samples are prepared for each level, and the average value is adopted.

無機固体電解質の固体電解質組成物中の固形成分における含有量は、全固体二次電池に用いたときの界面抵抗の低減と低減された界面抵抗の維持を考慮したとき、固形成分100質量%において、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることが特に好ましい。上限としては、同様の観点から、99.9質量%以下であることが好ましく、99.5質量%以下であることがより好ましく、99質量%以下であることが特に好ましい。
上記無機固体電解質は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、本明細書において固形分(固形成分)とは、窒素雰囲気下140℃で6時間乾燥処理を行ったときに、揮発ないし蒸発して消失しない成分をいう。典型的には、後述のヘテロ環化合物(B)及び分散媒体以外の成分を指す。
The content of the inorganic solid electrolyte in the solid component in the solid electrolyte composition is 100% by mass of the solid component when considering the reduction of the interface resistance and the maintenance of the reduced interface resistance when used in an all-solid secondary battery. The content is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and particularly preferably 20% by mass or more. From the same viewpoint, the upper limit is preferably 99.9% by mass or less, more preferably 99.5% by mass or less, and particularly preferably 99% by mass or less.
The inorganic solid electrolyte may be used alone or in combination of two or more.
In this specification, the solid content (solid component) refers to a component that does not disappear by volatilization or evaporation when a drying treatment is performed at 140 ° C. for 6 hours in a nitrogen atmosphere. Typically, it refers to components other than the heterocyclic compound (B) and the dispersion medium described below.

(ヘテロ環化合物(B))
本発明の固体電解質組成物は、下記式(S−0)または(S−1)で表されるヘテロ環化合物(B)を含有し、式(S−1)で表わされるヘテロ環化合物を含有することが好ましい。
(Heterocyclic compound (B))
The solid electrolyte composition of the present invention contains the heterocyclic compound (B) represented by the following formula (S-0) or (S-1), and contains the heterocyclic compound represented by the formula (S-1). Is preferred.

Figure 0006673785
Figure 0006673785

式中、αはヘテロ環を示し、X11は酸素原子を示し、Y11およびY12は、各々独立に環α構成原子を示し、R11およびR12は、各々独立に置換基を示し、n1は0または1である。RD0は環α構成原子と結合している置換基を示し、d0は0以上の整数を示す。d0が2以上の場合、複数のRD0は同じでも異なってもよく、隣接する環α構成原子に結合するRD0同士が互いに結合して、環を形成してもよい。 In the formula, α represents a heterocyclic ring, X 11 represents an oxygen atom, Y 11 and Y 12 each independently represent a ring α-constituting atom, R 11 and R 12 each independently represent a substituent, n1 is 0 or 1. R D0 represents a substituent bonded to the ring α-constituting atom, and d0 represents an integer of 0 or more. When d0 is 2 or more, a plurality of R D0s may be the same or different, and R D0s bonded to adjacent ring α-constituting atoms may be bonded to each other to form a ring.

環αは、脂肪族性でも芳香族性のヘテロ環でもよいが、4〜10員環が好ましく、5〜8員環がさらに好ましく、5〜6員環が特に好ましい。
11およびY12は、炭素原子が好ましい。
11、Y11およびY12以外の環α構成原子としては、炭素原子および酸素原子が好ましく挙げられ、炭素原子がより好ましい。
環αとしては、具体的には、オキセタン環、フラン環、ジオキソラン環、テトラヒドロフラン環、ピラン環、テトラヒドロピラン環、1,3−ジオキサン環、1,4−ジオキサン環、ヘキサメチレンオキシド環、オキシシクロヘプタトリエン環が好ましく挙げられ、フラン環またはテトラヒドロフラン環がより好ましい。
d0は、環αの環員数をmαとすると、0≦d0≦2(mα−1)−1−n1を満たす整数であり、0〜8の整数が好ましい。
n1は1が好ましい。
Ring α may be an aliphatic or aromatic hetero ring, but is preferably a 4- to 10-membered ring, more preferably a 5- to 8-membered ring, and particularly preferably a 5- to 6-membered ring.
Y 11 and Y 12 are preferably carbon atoms.
As ring α-constituting atoms other than X 11 , Y 11 and Y 12 , a carbon atom and an oxygen atom are preferred, and a carbon atom is more preferred.
As the ring α, specifically, an oxetane ring, a furan ring, a dioxolane ring, a tetrahydrofuran ring, a pyran ring, a tetrahydropyran ring, a 1,3-dioxane ring, a 1,4-dioxane ring, a hexamethylene oxide ring, an oxycyclo Heptatriene rings are preferred, and furan rings or tetrahydrofuran rings are more preferred.
d0, when the ring members of the ring alpha and m alpha, an integer satisfying 0 ≦ d0 ≦ 2 (m α -1) -1-n1, preferably an integer of 0 to 8.
n1 is preferably 1.

11およびR12で示される置換基は特に制限されないが、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、アルキル基(炭素数は1〜24が好ましく、1〜12がより好ましく、1〜6がさらに好ましい。)、アルケニル基(炭素数は2〜12が好ましく、2〜6がより好ましい。)、アリール基(炭素数は6〜22が好ましく、6〜14がより好ましい。)、アラルキル基(炭素数は7〜23が好ましく、7〜15がより好ましい。)、アリールオキシ基(炭素数は6〜22が好ましく、6〜14がより好ましく、6〜10が特に好ましい。)、アラルキルオキシ基(炭素数は7〜23が好ましく、7〜15がより好ましく、7〜11が特に好ましい。)、アルキルオキシアルキル基(炭素数は2〜24が好ましく、2〜12がより好ましく、2〜6が特に好ましい。)、アルコキシ基(炭素数は1〜24が好ましく、1〜12がより好ましく、1〜2がさらに好ましく、1が特に好ましい。)、ヒドロキシ基、アミノ基(炭素数は0〜8が好ましく、1〜6がさらに好ましく、2〜4が特に好ましい。)、カルボキシ基、スルホン酸基、オキソ基(=O)が好ましい。なかでもフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基または炭素数2〜3のアルケニル基が好ましく、フッ素原子、塩素原子、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数2〜3のアルケニル基または炭素数1〜2のアルコキシ基がより好ましく、塩素原子、炭素数1〜3のアルキル基または炭素数1〜2のアルコキシ基がさらに好ましく、メチル基、エチル基またはメトキシ基が特に好ましい。なお、R11およびR12は、それぞれ、Y11およびY12と単結合または二重結合を介して結合する。 The substituents represented by R 11 and R 12 are not particularly limited, but include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, and an alkyl group (having preferably 1 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, and 1 to 6 carbon atoms. Are more preferred.), An alkenyl group (preferably having 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6), an aryl group (preferably having 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 14), and an aralkyl group. (The number of carbon atoms is preferably 7 to 23, more preferably 7 to 15.), an aryloxy group (the number of carbon atoms is preferably 6 to 22, more preferably 6 to 14, and particularly preferably 6 to 10), and aralkyloxy. Groups (preferably having 7 to 23 carbon atoms, more preferably 7 to 15 carbon atoms, and particularly preferably 7 to 11 carbon atoms), and alkyloxyalkyl groups (preferably having 2 to 24 carbon atoms and more preferably 2 to 12 carbon atoms). And particularly preferably 2 to 6), an alkoxy group (preferably having 1 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 12, more preferably 1 and 2, particularly preferably 1), a hydroxy group and an amino group. (The number of carbon atoms is preferably 0 to 8, more preferably 1 to 6, and particularly preferably 2 to 4.), carboxy, sulfonic, and oxo (= O) are preferred. Among them, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms are preferable. An alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 2 carbon atoms is more preferable, and a chlorine atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 2 carbon atoms is preferable. More preferred are a methyl group, an ethyl group and a methoxy group. Note that R 11 and R 12 are respectively bonded to Y 11 and Y 12 via a single bond or a double bond.

D0は、環α構成原子と単結合または二重結合を介して結合する。RD0は中でも、アルキル基(炭素数は1〜24が好ましく、1〜12がより好ましく、1〜6が特に好ましい。)、アルケニル基(炭素数は2〜12が好ましく、2〜6がより好ましい。)、アリール基(炭素数は6〜22が好ましく、6〜14がより好ましい。)、アラルキル基(炭素数は7〜23が好ましく、7〜15がより好ましい。)、アルキルオキシ基(炭素数は1〜24が好ましく、1〜12がより好ましく、1〜6が特に好ましい。)、アリールオキシ基(炭素数は6〜22が好ましく、6〜14がより好ましく、6〜10が特に好ましい。)、アラルキルオキシ基(炭素数は7〜23が好ましく、7〜15がより好ましく、7〜11が特に好ましい。)、アルキルオキシアルキル基(炭素数は2〜24が好ましく、2〜12がより好ましく、2〜6が特に好ましい。)、ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシ基、スルホン酸基またはオキソ基(=O)が好ましい。なかでも、炭素数1または2のアルキル基、炭素数2のアルケニル基、炭素数1〜2のアルキルオキシ基、炭素数2〜4のアルキルオキシアルキル基が好ましく、炭素数1〜3のアルキル基または炭素数1〜2のアルコキシ基がさらに好ましく、メチル基、エチル基またはメトキシ基が特に好ましい。
なお、上記R11、R12およびRD0で示される置換基の一部がハロゲン原子(好ましくはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)に置換されているものも好ましい。
R D0 is bonded to the ring α-constituting atom via a single bond or a double bond. Among R D0 , an alkyl group (preferably having 1 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 12, and particularly preferably 1 to 6) and an alkenyl group (preferably having 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6) Preferred), an aryl group (preferably having 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 14), an aralkyl group (preferably having 7 to 23 carbon atoms, more preferably 7 to 15), and an alkyloxy group ( The number of carbon atoms is preferably from 1 to 24, more preferably from 1 to 12, particularly preferably from 1 to 6, and an aryloxy group (the number of carbon atoms is preferably from 6 to 22, more preferably from 6 to 14, particularly preferably from 6 to 10). Aralkyloxy group (preferably having 7 to 23 carbon atoms, more preferably 7 to 15 and particularly preferably 7 to 11), and alkyloxyalkyl group (preferably having 2 to 24 carbon atoms, and having 2 to 1 carbon atoms). 2 is more preferable, and 2 to 6 are particularly preferable.), A hydroxy group, an amino group, a carboxy group, a sulfonic acid group or an oxo group ((O) is preferable. Among them, an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms, an alkenyl group having 2 carbon atoms, an alkyloxy group having 1 to 2 carbon atoms, and an alkyloxyalkyl group having 2 to 4 carbon atoms are preferable, and an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. Alternatively, an alkoxy group having 1 to 2 carbon atoms is more preferable, and a methyl group, an ethyl group or a methoxy group is particularly preferable.
In addition, it is also preferable that a part of the substituents represented by R 11 , R 12 and R D0 is substituted by a halogen atom (preferably, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom).

複数のRD0が互いに結合して形成する環は特に制限されないが、炭素数6〜12の芳香族環や炭素数3〜12の脂肪族環が好ましい。 The ring formed by combining a plurality of RD0s with each other is not particularly limited, but is preferably an aromatic ring having 6 to 12 carbon atoms or an aliphatic ring having 3 to 12 carbon atoms.

Figure 0006673785
Figure 0006673785

式中、Y13およびY14は、各々独立に環α構成原子を示し、R13、R14、RD1およびd1は、式(S−0)におけるR11、R12、RD0およびd0とそれぞれ同義である。n2およびn3は、各々独立に0または1である。αはヘテロ環を示し、X01は、窒素原子、リン原子、硫黄原子、ケイ素原子、ヒ素原子もしくはセレン原子、または、窒素原子、リン原子、硫黄原子、ケイ素原子、ヒ素原子もしくはセレン原子を含有する2価の基を示す。 Wherein, Y 13 and Y 14 are each independently a ring alpha 2 constituting atom, R 13, R 14, R D1 and d1 are, R 11 in the formula (S-0), R 12 , R D0 and d0 Is synonymous with each. n2 and n3 are each independently 0 or 1. α 2 represents a heterocyclic ring, X 01 represents a nitrogen atom, a phosphorus atom, a sulfur atom, a silicon atom, an arsenic atom or a selenium atom, or a nitrogen atom, a phosphorus atom, a sulfur atom, a silicon atom, an arsenic atom or a selenium atom. Shows the divalent group contained.

環αは、脂肪族性でも芳香族性のヘテロ環でもよいが、4〜10員環が好ましく、5〜8員環がさらに好ましく、5〜6員環が特に好ましい。
13およびY14は、各々独立に炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子が好ましく、炭素原子、窒素原子、酸素原子がより好ましく、炭素原子が特に好ましい。
01、Y13およびY14以外の環α構成原子としては、炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子およびセレン原子が好ましく挙げられ、炭素原子、窒素原子、酸素原子がより好ましく、炭素原子および/または窒素原子が特に好ましい。
環αとしては、具体的には、チオフェン環、ピロール環、ピロリン環、ピロリジン環、イミダゾール環、イミダゾリン環、ピラゾール環、ピラゾリン環、ピラゾリジン環、ピリジン環、ピペリジン環、ピラジン環、ピペラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、オキサゾール環、チアゾール環、モルホリン環、チアジン環が好ましく挙げられ、チオフェン環、ピロール環、ピリジン環、ピペリジン環またはピリミジン環がより好ましい。
d1は、環αの環員数をmα2とすると、0≦d1≦2(mα2−1)−n2−n3を満たす整数であり、0〜8の整数が好ましい。
n2およびn3は1が好ましい。
The ring α 2 may be an aliphatic or aromatic hetero ring, but is preferably a 4- to 10-membered ring, more preferably a 5- to 8-membered ring, and particularly preferably a 5- to 6-membered ring.
Y 13 and Y 14 are each independently preferably a carbon atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, and a silicon atom, more preferably a carbon atom, a nitrogen atom, and an oxygen atom, and particularly preferably a carbon atom.
The X 01, Y 13 and Y 14 than ring alpha 2-constituting atom, a carbon atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, silicon atom and selenium atom include preferably a carbon atom, a nitrogen atom, an oxygen atom is more Preferred are carbon and / or nitrogen atoms.
The ring alpha 2, specifically, a thiophene ring, pyrrole ring, pyrroline ring, pyrrolidine ring, imidazole ring, imidazoline ring, pyrazole ring, pyrazoline ring, pyrazolidine ring, pyridine ring, piperidine ring, pyrazine ring, piperazine ring, Preferable examples include a pyrimidine ring, a pyridazine ring, an oxazole ring, a thiazole ring, a morpholine ring and a thiazine ring, and a thiophene ring, a pyrrole ring, a pyridine ring, a piperidine ring or a pyrimidine ring are more preferable.
d1, when the ring members of the ring alpha 2 and m [alpha] 2, an integer satisfying 0 ≦ d1 ≦ 2 (m α2 -1) -n2-n3, preferably an integer of 0 to 8.
n2 and n3 are preferably 1.

01で示される原子は、窒素原子または硫黄原子が好ましく、窒素原子がより好ましい。
01で示される2価の基としては、−S(=O)−等の硫黄原子を有する2価の基、−SiR−(Rは水素原子、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜3)またはアルキル基(好ましくは炭素数1〜3)を示す。)等のケイ素原子を有する2価の基が好ましい。
The atom represented by X 01 is preferably a nitrogen atom or a sulfur atom, and more preferably a nitrogen atom.
Examples of the divalent group represented by X 01, -S (= O) 2 - 2 divalent group having a sulfur atom such as, -SiR- (R is a hydrogen atom, an alkoxy group (preferably 1 to 3 carbon atoms ) Or a divalent group having a silicon atom, such as an alkyl group (preferably having 1 to 3 carbon atoms).

上記式(S−0)または(S−1)で表されるヘテロ環化合物(B)は、下記式(S−20)または(S−21)で表されるヘテロ環化合物が好ましく、中でも式(S−21)で表わされるヘテロ環化合物であることがさらに好ましい。ヘテロ環の環を構成するヘテロ原子と結合するヘテロ環構成原子に置換基を有することで、ヘテロ環化合物(B)と無機固体電解質との反応を効果的に抑制し、無機固体電解質のイオン伝導度の低下を効果的に防ぐことができるからである。   As the heterocyclic compound (B) represented by the above formula (S-0) or (S-1), a heterocyclic compound represented by the following formula (S-20) or (S-21) is preferable. More preferably, it is a heterocyclic compound represented by (S-21). By having a substituent on the hetero ring-constituting atom bonded to the hetero atom constituting the hetero ring, the reaction between the hetero ring compound (B) and the inorganic solid electrolyte is effectively suppressed, and the ionic conduction of the inorganic solid electrolyte is suppressed. This is because a decrease in the degree can be effectively prevented.

Figure 0006673785
Figure 0006673785

式(S−20)において、βは5〜8員のヘテロ環を示し、X20は酸素原子を示し、Y21およびY22は、各々独立に環β構成原子を示し、R21およびR22は、各々独立に置換基を示す。RD20は、環β構成原子と結合している置換基を示し、d20は0以上5以下の整数を示す。d20が2以上の場合、複数のRD20は同じでも異なってもよく、隣接する環β構成原子に結合するRD20同士が互いに結合して、環を形成してもよい。 In the formula (S-20), β represents a 5- to 8-membered heterocyclic ring, X 20 represents an oxygen atom, Y 21 and Y 22 each independently represent a ring β-constituting atom, and R 21 and R 22 Each independently represents a substituent. R D20 represents a substituent bonded to a ring β-constituting atom, and d20 represents an integer of 0 or more and 5 or less. When d20 is 2 or more, a plurality of RD20s may be the same or different, and RD20s bonded to adjacent ring β-constituting atoms may be bonded to each other to form a ring.

21およびY22は、それぞれ上記式(S−0)におけるY11およびY12と同義であり、好ましい範囲も同じである。
21およびR22は、フッ素原子、塩素原子、炭素数1〜3のアルキル基または炭素数1〜3のアルコキシ基が好ましい。なかでも塩素原子、炭素数1〜3のアルキル基または炭素数1〜2のアルコキシ基が好ましく、メチル基、エチル基またはメトキシ基が特に好ましい。なお、R21およびR22は、それぞれ、Y11およびY12と単結合または二重結合を介して結合する。
それぞれ上記式(S−0)におけるR11およびR12と同義であり、好ましい範囲も同じである。
また、RD20で示される置換基は、上記式(S−0)におけるRD0で示される置換基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
環βは、脂肪族性でも芳香族性のヘテロ環でもよいが、5〜6員環が好ましい。
20、Y21およびY22以外の環β構成原子は、X11、Y11およびY12以外の環α構成原子と同義であり、好ましい範囲も同じである。
環βの具体例としては、環αの具体例が好ましく挙げられる。
d20は、環βの環員数をmβとすると、0≦d20≦2(mβ−3)+2を満たす整数であり、0〜6の整数が好ましい。
Y 21 and Y 22 have the same meanings as Y 11 and Y 12 in the formula (S-0), respectively, and their preferable ranges are also the same.
R 21 and R 22 are preferably a fluorine atom, a chlorine atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms. Among them, a chlorine atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 2 carbon atoms is preferable, and a methyl group, an ethyl group or a methoxy group is particularly preferable. Note that R 21 and R 22 are respectively bonded to Y 11 and Y 12 via a single bond or a double bond.
Each has the same meaning as R 11 and R 12 in the above formula (S-0), and the preferred range is also the same.
Further, the substituent represented by R D20 has the same meaning as the substituent represented by R D0 in formula (S-0), and the preferred range is also the same.
Ring β may be an aliphatic or aromatic hetero ring, but is preferably a 5- to 6-membered ring.
The ring β-constituting atoms other than X 20 , Y 21 and Y 22 have the same meanings as the ring α-constituting atoms other than X 11 , Y 11 and Y 12 , and the preferred ranges are also the same.
Specific examples of the ring β are preferably specific examples of the ring α.
d20 is an integer that satisfies 0 ≦ d20 ≦ 2 ( mβ− 3) +2, where mβ is the number of members of the ring β, and is preferably an integer of 0 to 6.

Figure 0006673785
Figure 0006673785

式(S−21)において、βは5〜8員のヘテロ環を示し、X21は窒素原子、硫黄原子、−NH−または−S(O)−を示し、Y23およびY24は、各々独立に環β構成原子を示し、R23およびR24は各々独立に置換基を示す。RD21は、環β構成原子と結合している置換基を示し、d21は0以上6以下の整数を示す。d21が2以上の場合、複数のRD21は同じでも異なってもよく、隣接する環β構成原子に結合するRD21同士が互いに結合して、環を形成してもよい。 In formula (S-21), β 2 represents a 5- to 8-membered heterocyclic ring, X 21 represents a nitrogen atom, a sulfur atom, —NH— or —S (O 2 ) —, and Y 23 and Y 24 represent , Each independently represents a ring β 2 -constituting atom, and R 23 and R 24 each independently represent a substituent. R D21 represents a substituent attached with the ring beta 2 constituting atom, d21 represents an integer of 0 to 6. If d21 is 2 or more, plural R D21 may be the same or different, bonded to each other R D21 bonded to the adjacent ring beta 2 constituent atoms together may form a ring.

21は、窒素原子または−NH−が好ましい。
23およびY24は、それぞれ上記式(S−0)におけるY11およびY12と同義であり、好ましい範囲も同じである。
23およびR24は、それぞれ上記式(S−0)におけるR11およびR12と同義であり、好ましい範囲も同じである。
また、RD21で示される置換基は、上記式(S−0)におけるRD0で示される置換基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
環βは、脂肪族性でも芳香族性のヘテロ環でもよいが、5〜6員環が好ましい。
21、Y23およびY24以外の環β構成原子は、X01、Y13およびY14以外の環α構成原子と同義であり、好ましい範囲も同じである。
環βの具体例としては、環αの具体例が好ましく挙げられる。
d21は、環βの環員数をmβ2とすると、0≦d21≦2(mβ2−3)+2を満たす整数であり、0〜6の整数が好ましい。
X 21 is preferably a nitrogen atom or —NH—.
Y 23 and Y 24 have the same meanings as Y 11 and Y 12 in the formula (S-0), respectively, and their preferable ranges are also the same.
R 23 and R 24 have the same meanings as R 11 and R 12 in the formula (S-0), respectively, and their preferable ranges are also the same.
Further, the substituent represented by R D21 has the same meaning as the substituent represented by R D0 in Formula (S-0), and the preferred range is also the same.
Ring β 2 may be an aliphatic or aromatic hetero ring, but is preferably a 5- to 6-membered ring.
X 21, Y 23 and Y 24 ring beta 2 constituting atoms other than are X 01, Y 13 and Y 14 same meanings as ring alpha 2 constituting atoms other than, the preferred range is also the same.
Specific examples of the ring β 2 include preferably specific examples of the ring α 2 .
d21, when the ring members of the ring beta 2 and m .beta.2, an integer satisfying 0 ≦ d21 ≦ 2 (m β2 -3) +2, preferably an integer of 0 to 6.

上記式(S−20)または(S−21)で表されるヘテロ環化合物(B)は、低沸点化と無機固体電解質との反応抑制両立のため、下記式(S−31)〜(S−34)いずれかで表されるヘテロ環化合物が好ましく、中でも式(S−31)で表わされるヘテロ環化合物であることが特に好ましい。   The heterocyclic compound (B) represented by the above formula (S-20) or (S-21) has the following formulas (S-31) to (S-31) in order to reduce the boiling point and suppress the reaction with the inorganic solid electrolyte. -34) A heterocyclic compound represented by any of the above is preferable, and a heterocyclic compound represented by the formula (S-31) is particularly preferable.

Figure 0006673785
Figure 0006673785

式中、X31〜X33は各々独立に、酸素原子、硫黄原子、−NH−または−S(O)−を示し、R31〜R38は各々独立に、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基または炭素数2〜3のアルケニル基を示す。
上記R31〜R38におけるアルキル基、アルコキシ基およびアルケニル基は、フッ素原子、塩素原子および/または臭素原子を有してもよい。
In the formula, X 31 to X 33 each independently represent an oxygen atom, a sulfur atom, —NH— or —S (O 2 ) —, and R 31 to R 38 each independently represent a fluorine atom, a chlorine atom, or a bromine. It represents an atom, an iodine atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms.
The alkyl group, alkoxy group and alkenyl group in R 31 to R 38 may have a fluorine atom, a chlorine atom and / or a bromine atom.

31〜X33は、酸素原子、硫黄原子および−NH−がより好ましい。 X 31 to X 33 are more preferably an oxygen atom, a sulfur atom and —NH—.

以下、本発明に用いられるヘテロ環化合物(B)の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、THFはテトラヒドロフランを表す。
2,5−ジメチルTHF、2−メチルTHF、2−エチルピペリジン、2,6−ジメチルピペリジン、2,5−ジメチルチオフェン、2,6−ルチジン、2,5−ジメトキシTHF、2,5−ジメチルピロール、2,5−ジメチルフラン、チオフェン、2,6−ジクロロピリジン、4,6−ジメチルピリミジン、2−メチルイミダゾール、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクンおよびトリメチレンカーボネート。
Hereinafter, specific examples of the heterocyclic compound (B) used in the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto. In addition, THF represents tetrahydrofuran.
2,5-dimethyl THF, 2-methyl THF, 2-ethyl piperidine, 2,6-dimethyl piperidine, 2,5-dimethyl thiophene, 2,6-lutidine, 2,5-dimethoxy THF, 2,5-dimethyl pyrrole , 2,5-dimethyl furan, thiophene, 2,6-dichloropyridine, 4,6-dimethyl pyrimidine, 2-methylimidazole, ethylene carbonate, .gamma.-butyrolactone, .gamma. Bareroraku tons and trimethylene carbonate.

(分散媒体(C))
本発明の固体電解質組成物は、無機固体電解質のイオン伝導度をより高く維持するため、LogP値が2以上、好ましくは2.4以上の分散媒体(C)を含むことが好ましい。なお、LogP値はPerkinElmer社製ChemBioDraw(商品名)Version:12.9.2.1076で算出した値である。LogP値の上限は特に制限されないが、10以下が実際的である。
以下、LogP値が2以上の分散媒体(C)を単に「分散媒体(C)」とも称す。このような分散媒体(C)として、ケトン化合物、アルコール化合物、ハロゲン化合物、炭化水素化合物、芳香族化合物、アミン化合物、エステル化合物およびカーボネート化合物が挙げられる。本発明においては、無機固体電解質に対する反応性が低いため、炭化水素化合物および芳香族化合物が好ましく、シクロオクタン、シクロヘプタン、シクロヘキサン、テトラリン、メシチレンが特に好ましい。
(Dispersion medium (C))
The solid electrolyte composition of the present invention preferably contains a dispersion medium (C) having a LogP value of 2 or more, preferably 2.4 or more, in order to maintain the ionic conductivity of the inorganic solid electrolyte higher. The LogP value is a value calculated by ChemBioDraw (trade name) Version: 12.9.2.076 manufactured by PerkinElmer. The upper limit of the LogP value is not particularly limited, but is practically 10 or less.
Hereinafter, the dispersion medium (C) having a LogP value of 2 or more is simply referred to as “dispersion medium (C)”. Examples of such a dispersion medium (C) include ketone compounds, alcohol compounds, halogen compounds, hydrocarbon compounds, aromatic compounds, amine compounds, ester compounds, and carbonate compounds. In the present invention, hydrocarbon compounds and aromatic compounds are preferred because of low reactivity with the inorganic solid electrolyte, and cyclooctane, cycloheptane, cyclohexane, tetralin and mesitylene are particularly preferred.

ケトン化合物の具体例としては、ジブチルケトン(LogP値:3.18、沸点:186℃)が挙げられる。   Specific examples of the ketone compound include dibutyl ketone (LogP value: 3.18, boiling point: 186 ° C).

アルコール化合物の具体例としては、1−オクタノール(LogP値:2.64、沸点:195℃)が挙げられる。   Specific examples of the alcohol compound include 1-octanol (Log P value: 2.64, boiling point: 195 ° C.).

ハロゲン化合物の具体例としては、1−クロロペンタン(LogP値:2.61、沸点:108℃)、ペルフルオロノナン(LogP値:6.42、沸点:125℃)が挙げられる。   Specific examples of the halogen compound include 1-chloropentane (LogP value: 2.61, boiling point: 108 ° C) and perfluorononane (LogP value: 6.42, boiling point: 125 ° C).

炭化水素化合物は炭素原子、水素原子で構成されている化合物を示し、鎖状であっても環状構造であってもよい。炭素数は3〜24が好ましく、4〜18がより好ましく、6〜12が特に好ましい。二重結合や三重結合を適宜形成していてもよいが、芳香族性を示す場合は炭化水素化合物に含まれない。形成される環としては、5〜8員環が好ましい。炭素数5〜24が好ましく、炭素数6〜12が好ましく、炭素数6〜9が特に好ましい。   The hydrocarbon compound is a compound composed of carbon atoms and hydrogen atoms, and may be a chain or a cyclic structure. As for carbon number, 3-24 are preferred, 4-18 are more preferred, and 6-12 are especially preferred. A double bond or a triple bond may be appropriately formed, but when it exhibits aromaticity, it is not included in the hydrocarbon compound. The ring formed is preferably a 5- to 8-membered ring. C5-24 are preferable, C6-12 are preferable, and C6-9 are especially preferable.

炭化水素化合物の具体例としては、シクロヘキサン(LogP値:2.50、沸点:81℃)、シクロヘプタン(LogP値:2.92、沸点:118℃)、シクロオクタン(LogP値:3.34、沸点:149℃)、ヘキサン(LogP値:3.00、沸点:69℃)、ヘプタン(LogP値:3.42、沸点:98℃)、オクタン(LogP値:3.84、沸点:125℃)およびノナン(LogP値:4.25、沸点:151℃)が挙げられる。   Specific examples of the hydrocarbon compound include cyclohexane (LogP value: 2.50, boiling point: 81 ° C), cycloheptane (LogP value: 2.92, boiling point: 118 ° C), cyclooctane (LogP value: 3.34, Boiling point: 149 ° C), Hexane (LogP value: 3.00, Boiling point: 69 ° C), Heptane (LogP value: 3.42, Boiling point: 98 ° C), Octane (LogP value: 3.84, Boiling point: 125 ° C) And nonane (Log P value: 4.25, boiling point: 151 ° C.).

芳香族化合物の具体例としては、トルエン(LogP値:2.52、沸点:111℃)、キシレン(LogP値:3.01、沸点:140℃)、メシチレン(LogP値:3.50、沸点:165℃)、テトラリン(LogP値:3.34、沸点:207℃)が挙げられる。   Specific examples of the aromatic compound include toluene (Log P value: 2.52, boiling point: 111 ° C.), xylene (Log P value: 3.01, boiling point: 140 ° C.), mesitylene (Log P value: 3.50, boiling point: 165 ° C) and tetralin (Log P value: 3.34, boiling point: 207 ° C).

アミン化合物の具体例としては、トリブチルアミン(LogP値:3.97、沸点:216℃)、ジイソプロピルエチルアミン(LogP値:3.99、沸点:127℃)が挙げられる。   Specific examples of the amine compound include tributylamine (LogP value: 3.97, boiling point: 216 ° C) and diisopropylethylamine (LogP value: 3.99, boiling point: 127 ° C).

エステル化合物の具体例としては、酪酸ブチル(LogP値:2.27、沸点:165℃)が挙げられる。   Specific examples of the ester compound include butyl butyrate (Log P value: 2.27, boiling point: 165 ° C.).

カーボネート化合物の具体例としては、炭酸ビス(2,2,2-トリフルオロエチル)(LogP値:2.5、沸点:118℃)が挙げられる。   Specific examples of the carbonate compound include bis (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate (Log P value: 2.5, boiling point: 118 ° C.).

ヘテロ環化合物(B)と分散媒体(C)とは、分散性を良好にするため、後述の質量比で混合したときに混和することが好ましい。
混和とは常温(25℃)常圧(760mmHg)環境下において、複数種の分散媒体がそれぞれ5質量%以上含まれた状態でも均一に混合することを意味する。均一に混合するとは混合後、24時間経過後も透明であり、かつ分離していないことを意味する。また、透明とは、ヘーズメーター(日本電色工業社製、商品名ヘーズメーターNDH4000)で測定した時のヘイズが10mg/L以下であることを意味する。なお、ヘイズメーターの測定条件は、光路長10mmでD65光源を用いてJIS K7136の条件で測定を行う。
It is preferable that the heterocyclic compound (B) and the dispersion medium (C) are mixed when mixed at a mass ratio described below in order to improve dispersibility.
The term “mixing” means that under a normal temperature (25 ° C.) and normal pressure (760 mmHg) environment, a plurality of types of dispersion media are uniformly mixed even when each contains 5% by mass or more. Uniform mixing means that after mixing, the mixture is transparent even after 24 hours and is not separated. Transparent means that the haze is 10 mg / L or less as measured by a haze meter (trade name: NDH 4000, manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.). The haze meter is measured under the conditions of JIS K7136 using a D65 light source with an optical path length of 10 mm.

ヘテロ環化合物(B)の沸点は特に制限されないが、30℃〜220℃が好ましく、70℃〜130℃がより好ましい。また、分散媒体(C)の沸点は特に制限されないが、60℃〜240℃が好ましく、90℃〜170℃がより好ましい。   Although the boiling point of the heterocyclic compound (B) is not particularly limited, it is preferably 30C to 220C, more preferably 70C to 130C. The boiling point of the dispersion medium (C) is not particularly limited, but is preferably from 60 ° C to 240 ° C, and more preferably from 90 ° C to 170 ° C.

本発明に用いられる分散媒体(C)の粘度は特に制限されないが、スラリーである固体電解質組成物中での固形成分の沈降を効果的に抑制するため、30℃において0.8mPa・S以上が好ましく、0.9mPa・S以上がより好ましい。上限に特に制限はないが、1,000,000mPa・S以下が実際的である。本発明に用いられる分散媒体(C)の粘度は、後述の実施例の項に記載の方法により測定することができる。   Although the viscosity of the dispersion medium (C) used in the present invention is not particularly limited, it is preferably 0.8 mPa · S or more at 30 ° C. in order to effectively suppress sedimentation of solid components in the solid electrolyte composition which is a slurry. Preferably, it is 0.9 mPa · S or more. There is no particular upper limit, but 1,000,000 mPa · S or less is practical. The viscosity of the dispersion medium (C) used in the present invention can be measured by the method described in the section of Examples below.

本発明の固体電解質組成物において、ヘテロ環化合物(B)と分散媒体(C)との質量比は特に制限されないが、ヘテロ環化合物(B)の質量:分散媒体(C)の質量が1:4〜1:100の範囲にあることが好ましく、1:6〜1:50がより好ましく、1:8〜1:30が特に好ましい。この範囲にあることにより、ヘテロ環化合物(B)と無機固体電解質(A)との反応をより抑制しつつ、分散安定性を向上させることができるからである。   In the solid electrolyte composition of the present invention, the mass ratio of the heterocyclic compound (B) to the dispersion medium (C) is not particularly limited, but the mass of the heterocyclic compound (B): the mass of the dispersion medium (C) is 1: It is preferably in the range of 4 to 1: 100, more preferably 1: 6 to 1:50, and particularly preferably 1: 8 to 1:30. This is because, by being in this range, the dispersion stability can be improved while further suppressing the reaction between the heterocyclic compound (B) and the inorganic solid electrolyte (A).

なお、ヘテロ環化合物(B)および分散媒体(C)は各々1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。本発明に用いられるヘテロ環化合物(B)および分散媒体(C)は、例えば市販品を用いることができる。   In addition, each of the heterocyclic compound (B) and the dispersion medium (C) may be used alone or in combination of two or more. As the heterocyclic compound (B) and the dispersion medium (C) used in the present invention, for example, commercially available products can be used.

本明細書において化合物の表示(例えば、化合物と末尾に付して呼ぶとき)については、この化合物そのもののほか、その塩、そのイオンを含む意味に用いる。また、所望の効果を奏する範囲で、置換基を導入するなど一部を変化させた誘導体を含む意味である。
本明細書において置換または無置換を明記していない置換基(連結基についても同様)については、その基に適宜の置換基を有していてもよい意味である。これは置換または無置換を明記していない化合物についても同義である。
In the present specification, the expression of a compound (for example, when the compound is referred to as a suffix) is used to include the compound itself, its salt, and its ion. Further, it is meant to include a derivative partially changed by introducing a substituent within a range in which a desired effect is exhibited.
In the present specification, a substituent that is not specified as substituted or unsubstituted (the same applies to a linking group) means that the group may have an appropriate substituent. This is synonymous with a compound for which no substitution or no substitution is specified.

(ポリマー粒子(D))
本発明の固体電解質組成物はバインダーを含有してもよく、好ましくはポリマー粒子を含有してもよい。より好ましくはマクロモノマー成分を含有したポリマー粒子を含有してもよい。
本発明で使用するバインダーは、有機ポリマーであれば特に限定されない。
本発明に用いることができるバインダーは、特に制限はなく、例えば、以下に述べる樹脂からなるバインダーが好ましい。
(Polymer particles (D))
The solid electrolyte composition of the present invention may contain a binder, and preferably may contain polymer particles. More preferably, it may contain polymer particles containing a macromonomer component.
The binder used in the present invention is not particularly limited as long as it is an organic polymer.
The binder that can be used in the present invention is not particularly limited, and for example, a binder made of a resin described below is preferable.

含フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリビニレンジフルオリド(PVdF)、ポリビニレンジフルオリドとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体(PVdF−HFP)が挙げられる。
炭化水素系熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレンブタジエンゴム(SBR)、水素添加スチレンブタジエンゴム(HSBR)、ブチレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレンが挙げられる。
アクリル樹脂としては、各種の(メタ)アクリルモノマー類、(メタ)アクリルアミドモノマー類、およびこれら樹脂を構成するモノマーの共重合体(好ましくは、アクリル酸とアクリル酸メチルとの共重合体)が挙げられる。
また、そのほかのビニル系モノマーとの共重合体(コポリマー)も好適に用いられる。例えば、(メタ)アクリル酸メチルとスチレンとの共重合体、(メタ)アクリル酸メチルとアクリロニトリルとの共重合体、(メタ)アクリル酸ブチルとアクリロニトリルとスチレンとの共重合体が挙げられる。本願明細書において、コポリマーは、統計コポリマーおよび周期コポリマーのいずれでもよく、ブロックコポリマーが好ましい。
その他の樹脂としては例えばポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース誘導体樹脂等が挙げられる。
その中でも含フッ素樹脂、炭化水素系熱可塑性樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース誘導体樹脂が好ましく、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂が特に好ましい。
これらは1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of the fluorinated resin include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylene difluoride (PVdF), and a copolymer of polyvinylene difluoride and hexafluoropropylene (PVdF-HFP).
Examples of the hydrocarbon thermoplastic resin include polyethylene, polypropylene, styrene butadiene rubber (SBR), hydrogenated styrene butadiene rubber (HSBR), butylene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, polybutadiene, and polyisoprene.
Examples of the acrylic resin include various (meth) acrylic monomers, (meth) acrylamide monomers, and copolymers (preferably, copolymers of acrylic acid and methyl acrylate) of monomers constituting these resins. Can be
Further, copolymers with other vinyl monomers are also preferably used. Examples include a copolymer of methyl (meth) acrylate and styrene, a copolymer of methyl (meth) acrylate and acrylonitrile, and a copolymer of butyl (meth) acrylate, acrylonitrile and styrene. In the present specification, the copolymer may be any of a statistical copolymer and a periodic copolymer, and is preferably a block copolymer.
Examples of other resins include polyurethane resin, polyurea resin, polyamide resin, polyimide resin, polyester resin, polyether resin, polycarbonate resin, and cellulose derivative resin.
Among them, a fluorine-containing resin, a hydrocarbon-based thermoplastic resin, an acrylic resin, a polyurethane resin, a polycarbonate resin, and a cellulose derivative resin are preferable, and an acrylic resin and a polyurethane resin are particularly preferable.
These may be used alone or in combination of two or more.

バインダーの形状は特に限定されず、全固体二次電池中において粒子状であっても不定形状であってもよく、粒子状であることが好ましい。   The shape of the binder is not particularly limited, and may be particulate or irregular in the all-solid secondary battery, and is preferably particulate.

なお、本発明に用いられるバインダーは市販品を用いることができる。また、常法により調製することもできる。   In addition, a commercial item can be used for the binder used for this invention. Moreover, it can also be prepared by a conventional method.

本発明に用いられるバインダーの水分濃度は、100ppm(質量基準)以下が好ましい。
また、本発明に用いられるバインダーは、固体の状態で使用しても良いし、ポリマー粒子分散液またはポリマー溶液の状態で用いてもよい。
The water concentration of the binder used in the present invention is preferably 100 ppm (by mass) or less.
Further, the binder used in the present invention may be used in a solid state or in a state of a polymer particle dispersion or a polymer solution.

本発明に用いられるバインダーの質量平均分子量は5,000以上が好ましく、10,000以上がより好ましく、30,000以上がさらに好ましい。上限としては、1,000,000以下が実質的であるが、この範囲の質量平均分子量を有するバインダーが架橋された態様も好ましい。   The weight average molecular weight of the binder used in the present invention is preferably 5,000 or more, more preferably 10,000 or more, and even more preferably 30,000 or more. Although the upper limit is substantially 1,000,000 or less, an embodiment in which a binder having a mass average molecular weight in this range is crosslinked is also preferable.

−分子量の測定−
本発明においてバインダーの分子量については、特に断らない限り、質量平均分子量をいい、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって標準ポリスチレン換算の質量平均分子量を計測する。測定法としては、基本として下記条件1又は条件2(優先)の方法により測定した値とする。ただし、バインダー種によっては適宜適切な溶離液を選定して用いればよい。
-Measurement of molecular weight-
In the present invention, the molecular weight of the binder refers to the mass average molecular weight unless otherwise specified, and is measured by gel permeation chromatography (GPC) in terms of standard polystyrene. The measurement method is basically a value measured by the method of the following condition 1 or condition 2 (priority). However, an appropriate eluent may be appropriately selected and used depending on the kind of the binder.

(条件1)
カラム:TOSOH TSKgel Super AWM−H(商品名)を2本つなげる。
キャリア:10mMLiBr/N−メチルピロリドン
測定温度:40℃
キャリア流量:1.0mL/min
試料濃度:0.1質量%
検出器:RI(屈折率)検出器
(Condition 1)
Column: Two TOSOH TSKgel Super AWM-H (trade name) are connected.
Carrier: 10 mM LiBr / N-methylpyrrolidone Measurement temperature: 40 ° C
Carrier flow rate: 1.0 mL / min
Sample concentration: 0.1% by mass
Detector: RI (refractive index) detector

(条件2)優先
カラム:TOSOH TSKgel Super HZM−H(商品名)、TOSOH TSKgel Super HZ4000(商品名)、TOSOH TSKgel Super HZ2000(商品名)をつないだカラムを用いる。
キャリア:テトラヒドロフラン
測定温度:40℃
キャリア流量:1.0mL/min
試料濃度:0.1質量%
検出器:RI(屈折率)検出器
(Condition 2) Priority column: A column connected with TOSOH TSKgel Super HZM-H (trade name), TOSOH TSKgel Super HZ4000 (trade name), and TOSOH TSKgel Super HZ2000 (trade name) is used.
Carrier: tetrahydrofuran Measurement temperature: 40 ° C
Carrier flow rate: 1.0 mL / min
Sample concentration: 0.1% by mass
Detector: RI (refractive index) detector

バインダーの固体電解質組成物中での含有量は、全固体二次電池に用いたときの界面抵抗の低減と低減された界面抵抗の維持を考慮すると、固形成分100質量%において、0.01質量%以上が好ましく、0.1質量%以上がより好ましく、1質量%以上がさらに好ましい。上限としては、電池特性の観点から、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下がさらに好ましい。
本発明では、バインダーの質量に対する、無機固体電解質と活物質の合計質量(総量)の質量比[(無機固体電解質の質量+活物質の質量)/バインダーの質量]は、1,000〜1の範囲が好ましい。この比率はさらに500〜2がより好ましく、100〜10がさらに好ましい。
The content of the binder in the solid electrolyte composition is 0.01% by mass in a solid component of 100% by mass in consideration of the reduction of the interface resistance and the maintenance of the reduced interface resistance when used in an all-solid secondary battery. % Or more, more preferably 0.1% by mass or more, still more preferably 1% by mass or more. The upper limit is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and still more preferably 3% by mass or less, from the viewpoint of battery characteristics.
In the present invention, the mass ratio of the total mass (total amount) of the inorganic solid electrolyte and the active material to the mass of the binder [(the mass of the inorganic solid electrolyte + the mass of the active material) / the mass of the binder] is 1,000 to 1. A range is preferred. This ratio is more preferably from 500 to 2, and even more preferably from 100 to 10.

本発明において、バインダーが分散媒体(C)に対して不溶のポリマー粒子(D)であることが固体電解質組成物の分散安定性の観点から好ましい。ここで、「ポリマー粒子(D)が分散媒体(C)に対して不溶の粒子である」とは、30℃の分散媒体に添加し、24時間静置しても、平均粒子径が5nm以上であることであり、10nm以上が好ましく、30nm以上がより好ましい。   In the present invention, the binder is preferably polymer particles (D) insoluble in the dispersion medium (C) from the viewpoint of dispersion stability of the solid electrolyte composition. Here, “the polymer particles (D) are insoluble particles in the dispersion medium (C)” means that the average particle diameter is 5 nm or more even when added to the dispersion medium at 30 ° C. and allowed to stand for 24 hours. 10 nm or more is preferable, and 30 nm or more is more preferable.

(活物質(E))
本発明の固体電解質組成物は、周期律表第1族又は第2族に属する金属元素のイオンの挿入放出が可能な活物質(E)を含有してもよい。以下、活物質(E)を単に活物質とも称する。
活物質としては、正極活物質及び負極活物質が挙げられ、正極活物質である金属酸化物(好ましくは遷移金属酸化物)、又は、負極活物質である金属酸化物若しくはSn、Si、AlおよびIn等のリチウムと合金形成可能な金属が好ましい。
本発明において、活物質(正極活物質、負極活物質)を含有する固体電解質組成物を、電極用組成物(正極用組成物、負極用組成物)ということがある。
(Active material (E))
The solid electrolyte composition of the present invention may contain an active material (E) capable of inserting and releasing ions of a metal element belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table. Hereinafter, the active material (E) is also simply referred to as an active material.
Examples of the active material include a positive electrode active material and a negative electrode active material, and a metal oxide (preferably a transition metal oxide) as a positive electrode active material, or a metal oxide or Sn, Si, Al, and a negative electrode active material. A metal that can form an alloy with lithium, such as In, is preferable.
In the present invention, a solid electrolyte composition containing an active material (a positive electrode active material or a negative electrode active material) may be referred to as an electrode composition (a positive electrode composition or a negative electrode composition).

−正極活物質−
本発明の固体電解質組成物が含有してもよい正極活物質は、可逆的にリチウムイオンを挿入および放出できるものが好ましい。その材料は、上記特性を有するものであれば、特に制限はなく、遷移金属酸化物や、有機物、硫黄などのLiと複合化できる元素や硫黄と金属の複合物などでもよい。
中でも、正極活物質としては、遷移金属酸化物を用いることが好ましく、遷移金属元素M(Co、Ni、Fe、Mn、CuおよびVから選択される1種以上の元素)を有する遷移金属酸化物がより好ましい。また、この遷移金属酸化物に元素M(リチウム以外の金属周期律表の第1(Ia)族の元素、第2(IIa)族の元素、Al、Ga、In、Ge、Sn、Pb、Sb、Nb、Bi、Si、PまたはBなどの元素)を混合してもよい。混合量としては、遷移金属元素Mの量(100mol%)に対して0〜30mol%が好ましい。Li/Maのモル比が0.3〜2.2になるように混合して合成されたものが、より好ましい。
遷移金属酸化物の具体例としては、(MA)層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物、(MB)スピネル型構造を有する遷移金属酸化物、(MC)リチウム含有遷移金属リン酸化合物、(MD)リチウム含有遷移金属ハロゲン化リン酸化合物および(ME)リチウム含有遷移金属ケイ酸化合物等が挙げられる。
−Positive electrode active material−
The positive electrode active material which may be contained in the solid electrolyte composition of the present invention is preferably one capable of reversibly inserting and releasing lithium ions. The material is not particularly limited as long as it has the above characteristics, and may be a transition metal oxide, an organic substance, an element such as sulfur, which can be combined with Li, or a composite of sulfur and a metal.
Among them, a transition metal oxide is preferably used as the positive electrode active material, and a transition metal oxide containing a transition metal element M a (at least one element selected from Co, Ni, Fe, Mn, Cu, and V). Are more preferred. In addition, the transition metal oxide includes an element M b (an element of the first (Ia) group, an element of the second (IIa) group, Al, Ga, In, Ge, Sn, Pb, Sb, Nb, Bi, Si, P or B). The mixing amount, 0~30mol% is preferred for the amount of the transition metal element M a (100mol%). Those synthesized by mixing such that the molar ratio of Li / Ma becomes 0.3 to 2.2 are more preferable.
Specific examples of the transition metal oxide include (MA) a transition metal oxide having a layered rock salt type structure, (MB) a transition metal oxide having a spinel type structure, (MC) a lithium-containing transition metal phosphate compound, (MD) And (ME) lithium-containing transition metal silicate compounds.

(MA)層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物の具体例として、LiCoO(コバルト酸リチウム[LCO])、LiNiO(ニッケル酸リチウム)、LiNi0.85Co0.10Al0.05(ニッケルコバルトアルミニウム酸リチウム[NCA])、LiNi1/3Co1/3Mn1/3(ニッケルマンガンコバルト酸リチウム[NMC])、LiNi0.8Co0.1Mn0.1(ハイニッケル型ニッケルマンガンコバルト酸リチウム[NMC])およびLiNi0.5Mn0.5(マンガンニッケル酸リチウム)が挙げられる。
(MB)スピネル型構造を有する遷移金属酸化物の具体例として、LiMn(LMO)、LiCoMnO4、LiFeMn、LiCuMn、LiCrMnおよびLiNiMnが挙げられる。
(MC)リチウム含有遷移金属リン酸化合物としては、例えば、LiFePOおよびLiFe(PO等のオリビン型リン酸鉄塩、LiFeP等のピロリン酸鉄類、LiCoPO等のリン酸コバルト類ならびにLi(PO(リン酸バナジウムリチウム)等の単斜晶ナシコン型リン酸バナジウム塩が挙げられる。
(MD)リチウム含有遷移金属ハロゲン化リン酸化合物としては、例えば、LiFePOF等のフッ化リン酸鉄塩、LiMnPOF等のフッ化リン酸マンガン塩およびLiCoPOF等のフッ化リン酸コバルト類が挙げられる。
(ME)リチウム含有遷移金属ケイ酸化合物としては、例えば、LiFeSiO、LiMnSiOおよびLiCoSiO等が挙げられる。
本発明では、(MA)層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物が好ましく、LCO又はNMCがより好ましく、NMCが特に好ましい。
(MA) As specific examples of the transition metal oxide having a layered rock salt type structure, LiCoO 2 (lithium cobaltate [LCO]), LiNiO 2 (lithium nickelate), LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 (lithium nickel cobalt aluminum oxide [NCA]), LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (lithium nickel manganese cobalt oxide [NMC]), LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 (high nickel nickel manganese cobalt oxide [NMC]) and LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 (lithium manganese nickel oxide).
(MB) As specific examples of the transition metal oxide having a spinel structure, LiMn 2 O 4 (LMO), LiCoMnO 4, Li 2 FeMn 3 O 8 , Li 2 CuMn 3 O 8 , Li 2 CrMn 3 O 8, and Li 2 2 NiMn 3 O 8 .
Examples of (MC) lithium-containing transition metal phosphate compounds include olivine-type iron phosphates such as LiFePO 4 and Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 , iron pyrophosphates such as LiFeP 2 O 7 , and LiCoPO 4. And monoclinic nasicon-type vanadium phosphate salts such as Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 (lithium vanadium phosphate).
(MD) as the lithium-containing transition metal halogenated phosphate compound, for example, Li 2 FePO 4 F such fluorinated phosphorus iron salt, Li 2 MnPO 4 hexafluorophosphate manganese salts such as F and Li 2 CoPO 4 F And the like, such as cobalt fluorophosphates.
(ME) Examples of the lithium-containing transition metal silicate compound include Li 2 FeSiO 4 , Li 2 MnSiO 4, and Li 2 CoSiO 4 .
In the present invention, a transition metal oxide having a (MA) layered rock salt type structure is preferred, LCO or NMC is more preferred, and NMC is particularly preferred.

正極活物質の形状は特に制限されないが粒子状が好ましい。正極活物質の体積平均粒子径(球換算平均粒子径)は特に限定されない。例えば、0.1〜50μmとすることができる。正極活物質を所定の粒子径にするには、通常の粉砕機や分級機を用いればよい。焼成法によって得られた正極活物質は、水、酸性水溶液、アルカリ性水溶液、有機溶剤にて洗浄した後使用してもよい。正極活物質粒子の体積平均粒子径(球換算平均粒子径)は、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(商品名、HORIBA社製)を用いて測定することができる。   The shape of the positive electrode active material is not particularly limited, but is preferably particulate. The volume average particle diameter (sphere equivalent average particle diameter) of the positive electrode active material is not particularly limited. For example, it can be 0.1 to 50 μm. In order to make the positive electrode active material have a predetermined particle size, a normal pulverizer or a classifier may be used. The positive electrode active material obtained by the firing method may be used after washing with water, an acidic aqueous solution, an alkaline aqueous solution, or an organic solvent. The volume average particle diameter (sphere equivalent particle diameter) of the positive electrode active material particles can be measured using a laser diffraction / scattering type particle size distribution analyzer LA-920 (trade name, manufactured by HORIBA).

上記正極活物質は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
正極活物質層を形成する場合、正極活物質層の単位面積(cm)当たりの正極活物質の質量(mg)(目付量)は特に限定されるものではない。設計された電池容量に応じて、適宜に決めることができる。
The positive electrode active material may be used alone or in combination of two or more.
When the positive electrode active material layer is formed, the mass (mg) (weight per unit area) of the positive electrode active material per unit area (cm 2 ) of the positive electrode active material layer is not particularly limited. It can be determined appropriately according to the designed battery capacity.

正極活物質の、固体電解質組成物中における含有量は、特に限定されず、固形分100質量%において、10〜95質量%が好ましく、30〜90質量%がより好ましく、50〜85質量がさらに好ましく、55〜80質量%が特に好ましい。   The content of the positive electrode active material in the solid electrolyte composition is not particularly limited, and is preferably 10 to 95% by mass, more preferably 30 to 90% by mass, and further preferably 50 to 85% by mass based on 100% by mass of the solid content. Preferably, 55 to 80% by mass is particularly preferable.

−負極活物質−
本発明の固体電解質組成物が含有してもよい負極活物質は、可逆的にリチウムイオンを挿入および放出できるものが好ましい。その材料は、上記特性を有するものであれば、特に制限はなく、炭素質材料、酸化錫等の金属酸化物、酸化ケイ素、金属複合酸化物、リチウム単体およびリチウムアルミニウム合金等のリチウム合金、並びに、Sn、Si、AlおよびIn等のリチウムと合金形成可能な金属等が挙げられる。中でも、炭素質材料又はリチウム複合酸化物が信頼性の点から好ましく用いられる。また、金属複合酸化物としては、リチウムを吸蔵および放出可能であることが好ましい。その材料は、特には制限されないが、構成成分としてチタン及び/又はリチウムを含有していることが、高電流密度充放電特性の観点で好ましい。
-Negative electrode active material-
The negative electrode active material which the solid electrolyte composition of the present invention may contain is preferably one capable of reversibly inserting and releasing lithium ions. The material is not particularly limited as long as it has the above characteristics, carbonaceous materials, metal oxides such as tin oxide, silicon oxide, metal composite oxides, lithium alone and lithium alloys such as lithium aluminum alloy, and , Sn, Si, Al and In, and other metals that can form an alloy with lithium. Among them, a carbonaceous material or a lithium composite oxide is preferably used from the viewpoint of reliability. Further, as the metal composite oxide, it is preferable that lithium can be inserted and extracted. The material is not particularly limited, but preferably contains titanium and / or lithium from the viewpoint of high current density charge / discharge characteristics.

負極活物質として用いられる炭素質材料とは、実質的に炭素からなる材料である。例えば、石油ピッチ、アセチレンブラック(AB)等のカーボンブラック、黒鉛(天然黒鉛、気相成長黒鉛等の人造黒鉛等)、及びPAN(ポリアクリロニトリル)系の樹脂やフルフリルアルコール樹脂等の各種の合成樹脂を焼成した炭素質材料を挙げることができる。さらに、PAN系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、脱水PVA(ポリビニルアルコール)系炭素繊維、リグニン炭素繊維、ガラス状炭素繊維および活性炭素繊維等の各種炭素繊維類、メソフェーズ微小球体、グラファイトウィスカーならびに平板状の黒鉛等を挙げることもできる。   The carbonaceous material used as the negative electrode active material is a material substantially composed of carbon. For example, various synthetics such as petroleum pitch, carbon black such as acetylene black (AB), graphite (artificial graphite such as natural graphite and vapor-grown graphite), and PAN (polyacrylonitrile) -based resin and furfuryl alcohol resin. A carbonaceous material obtained by firing a resin can be used. Furthermore, various carbon fibers such as PAN-based carbon fiber, cellulose-based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, vapor-grown carbon fiber, dehydrated PVA (polyvinyl alcohol) -based carbon fiber, lignin carbon fiber, glassy carbon fiber, and activated carbon fiber , Mesophase microspheres, graphite whiskers and flat graphite.

負極活物質として適用される金属酸化物及び金属複合酸化物としては、特に非晶質酸化物が好ましく、さらに金属元素と周期律表第16族の元素との反応生成物であるカルコゲナイトも好ましく用いられる。ここでいう非晶質とは、CuKα線を用いたX線回折法で、2θ値で20°〜40°の領域に頂点を有するブロードな散乱帯を有するものを意味し、結晶性の回折線を有してもよい。   As the metal oxide and the metal composite oxide applied as the negative electrode active material, an amorphous oxide is particularly preferable, and chalcogenite which is a reaction product of a metal element and an element of Group 16 of the periodic table is also preferably used. Can be The term “amorphous” as used herein means an X-ray diffraction method using CuKα rays having a broad scattering band having an apex in a range of 20 ° to 40 ° in 2θ value, and a crystalline diffraction line. May be provided.

上記非晶質酸化物及びカルコゲナイドからなる化合物群の中でも、半金属元素の非晶質酸化物、及びカルコゲナイドがより好ましく、周期律表第13(IIIB)族〜15(VB)族の元素、Al、Ga、Si、Sn、Ge、Pb、SbおよびBiの1種単独あるいはそれらの2種以上の組み合わせからなる酸化物、ならびにカルコゲナイドが特に好ましい。好ましい非晶質酸化物及びカルコゲナイドの具体例としては、例えば、Ga、SiO、GeO、SnO、SnO、PbO、PbO、Pb、Pb、Pb、Sb、Sb、SbBi、SbSi、Bi、SnSiO、GeS、SnS、SnS、PbS、PbS、Sb、SbおよびSnSiSが好ましく挙げられる。また、これらは、酸化リチウムとの複合酸化物、例えば、LiSnOであってもよい。 Among the compound group consisting of the above-mentioned amorphous oxide and chalcogenide, an amorphous oxide of a metalloid element and a chalcogenide are more preferable. , Ga, Si, Sn, Ge, Pb, Sb and Bi are particularly preferably oxides composed of one kind alone or a combination of two or more kinds thereof, and chalcogenides. Specific examples of preferable amorphous oxides and chalcogenides include, for example, Ga 2 O 3 , SiO, GeO, SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 2 O 4 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 8 Bi 2 O 3, Sb 2 O 8 Si 2 O 3, Bi 2 O 4, SnSiO 3, GeS, SnS, SnS 2, PbS, PbS 2, Sb 2 S 3 , Sb 2 S 5 and SnSiS 3 are preferred. Further, these may be a composite oxide with lithium oxide, for example, Li 2 SnO 2 .

負極活物質はチタン原子を含有することも好ましい。より具体的にはLiTi12(チタン酸リチウム[LTO])がリチウムイオンの吸蔵放出時の体積変動が小さいことから急速充放電特性に優れ、電極の劣化が抑制されリチウムイオン二次電池の寿命向上が可能となる点で好ましい。 It is also preferable that the negative electrode active material contains a titanium atom. More specifically, Li 4 Ti 5 O 12 (lithium titanate [LTO]) is excellent in rapid charge / discharge characteristics due to small volume fluctuation at the time of occlusion and release of lithium ions. This is preferable in that the life of the battery can be improved.

本発明においては、Si系の負極を適用することもまた好ましい。一般的にSi負極は、炭素負極(黒鉛およびアセチレンブラックなど)に比べて、より多くのLiイオンを吸蔵できる。すなわち、単位質量あたりのLiイオンの吸蔵量が増加する。そのため、電池容量を大きくすることができる。その結果、バッテリー駆動時間を長くすることができるという利点がある。   In the present invention, it is also preferable to use a Si-based negative electrode. Generally, a Si negative electrode can occlude more Li ions than a carbon negative electrode (such as graphite and acetylene black). That is, the storage amount of Li ions per unit mass increases. Therefore, the battery capacity can be increased. As a result, there is an advantage that the battery driving time can be extended.

負極活物質の形状は特に制限されないが粒子状が好ましい。負極活物質の平均粒子径は、0.1〜60μmが好ましい。所定の粒子径にするには、通常の粉砕機や分級機が用いられる。例えば、乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、衛星ボールミル、遊星ボールミルおよび旋回気流型ジェットミルや篩などが好適に用いられる。粉砕時には水、あるいはメタノール等の有機溶媒を共存させた湿式粉砕も必要に応じて行うことができる。所望の粒子径とするためには分級を行うことが好ましい。分級方法としては特に限定はなく、篩、風力分級機などを必要に応じて用いることができる。分級は乾式および湿式ともに用いることができる。負極活物質粒子の平均粒子径は、前述の正極活物質の体積平均粒子径の測定方法と同様の方法により測定することができる。   The shape of the negative electrode active material is not particularly limited, but is preferably particulate. The average particle diameter of the negative electrode active material is preferably from 0.1 to 60 μm. In order to obtain a predetermined particle size, a usual pulverizer or classifier is used. For example, a mortar, a ball mill, a sand mill, a vibration ball mill, a satellite ball mill, a planetary ball mill, a swirling air jet mill, a sieve, and the like are suitably used. At the time of pulverization, wet pulverization in the presence of water or an organic solvent such as methanol can also be performed if necessary. Classification is preferably performed to obtain a desired particle size. The classification method is not particularly limited, and a sieve, an air classifier, or the like can be used as necessary. Classification can be performed both in a dry type and a wet type. The average particle diameter of the negative electrode active material particles can be measured by a method similar to the method for measuring the volume average particle diameter of the positive electrode active material described above.

上記焼成法により得られた化合物の化学式は、測定方法として誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法、簡便法として、焼成前後の粉体の質量差から算出できる。   The chemical formula of the compound obtained by the above calcination method can be calculated from inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopy as a measuring method, and from the mass difference between powder before and after calcination as a simple method.

上記負極活物質は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
負極活物質層を形成する場合、負極活物質層の単位面積(cm)当たりの負極活物質の質量(mg)(目付量)は特に限定されるものではない。設計された電池容量に応じて、適宜に決めることができる。
The negative electrode active material may be used alone or in combination of two or more.
When forming the negative electrode active material layer, the mass (mg) (basis weight) of the negative electrode active material per unit area (cm 2 ) of the negative electrode active material layer is not particularly limited. It can be determined appropriately according to the designed battery capacity.

負極活物質の、固体電解質組成物中における含有量は、特に限定されず、固形分100質量%において、10〜90質量%であることが好ましく、20〜80質量%がより好ましい。   The content of the negative electrode active material in the solid electrolyte composition is not particularly limited, and is preferably from 10 to 90% by mass, more preferably from 20 to 80% by mass, based on 100% by mass of the solid content.

正極活物質および負極活物質の表面は別の金属酸化物で表面被覆されていてもよい。表面被覆剤としてはTi、Nb、Ta、W、Zr、Al、SiまたはLiを含有する金属酸化物等が挙げられる。具体的には、チタン酸スピネル、タンタル系酸化物、ニオブ系酸化物、ニオブ酸リチウム系化合物等が挙げられ、具体的には、LiTi12、LiTi、LiTaO、LiNbO、LiAlO、LiZrO、LiWO、LiTiO、Li、LiPO、LiMoO、LiBO、LiBO、LiCO、LiSiO、SiO、TiO、ZrO、Al、B等が挙げられる。
また、正極活物質または負極活物質を含む電極表面は硫黄またはリンで表面処理されていてもよい。
さらに、正極活物質または負極活物質の粒子表面は、上記表面被覆の前後において活性光線または活性気体(プラズマ等)により表面処理を施されていても良い。
The surfaces of the positive electrode active material and the negative electrode active material may be covered with another metal oxide. Examples of the surface coating agent include metal oxides containing Ti, Nb, Ta, W, Zr, Al, Si or Li. Specific examples include titanate spinel, tantalum-based oxide, niobium-based oxide, lithium niobate-based compound, and the like. Specifically, Li 4 Ti 5 O 12 , Li 2 Ti 2 O 5 , and LiTaO 3 , LiNbO 3 , LiAlO 2 , Li 2 ZrO 3 , Li 2 WO 4 , Li 2 TiO 3 , Li 2 B 4 O 7 , Li 3 PO 4 , Li 2 MoO 4 , Li 3 BO 3 , LiBO 2 , Li 2 CO 3 , Li 2 SiO 3 , SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 and the like.
The surface of the electrode containing the positive electrode active material or the negative electrode active material may be surface-treated with sulfur or phosphorus.
Further, the surface of the particles of the positive electrode active material or the negative electrode active material may be subjected to a surface treatment with an active ray or an active gas (plasma or the like) before and after the surface coating.

(分散剤)
本発明の固体電解質組成物は分散剤を含有してもよい。分散剤を添加することで電極活物質及び無機固体電解質のいずれかの含有量が多い場合や、粒子径が細かく表面積が増大する場合においてもその凝集を抑制し、均一な活物質層及び固体電解質層を形成することができる。分散剤としては、全固体二次電池に通常使用されるものを適宜選定して用いることができる。一般的には粒子吸着と立体反発および/または静電反発を意図した化合物が好適に使用される。
(Dispersant)
The solid electrolyte composition of the present invention may contain a dispersant. By adding a dispersant, when the content of either the electrode active material or the inorganic solid electrolyte is large, or when the particle size is small and the surface area increases, the aggregation is suppressed, and a uniform active material layer and solid electrolyte are formed. Layers can be formed. As the dispersant, those commonly used in all solid-state secondary batteries can be appropriately selected and used. Generally, compounds intended for particle adsorption and steric repulsion and / or electrostatic repulsion are preferably used.

(リチウム塩)
本発明の固体電解質組成物は、リチウム塩を含有してもよい。
リチウム塩としては、特に制限はなく、例えば、特開2015−088486号公報の段落0082〜0085記載のリチウム塩が好ましい。
リチウム塩の含有量は、無機固体電解質100質量部に対して0質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましい。上限としては、50質量部以下が好ましく、20質量部以下がより好ましい。
(Lithium salt)
The solid electrolyte composition of the present invention may contain a lithium salt.
The lithium salt is not particularly limited, and for example, lithium salts described in paragraphs 0082 to 0085 of JP-A-2015-088486 are preferable.
The content of the lithium salt is preferably 0 parts by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more based on 100 parts by mass of the inorganic solid electrolyte. As a maximum, 50 mass parts or less are preferred, and 20 mass parts or less are more preferred.

(導電助剤)
本発明の固体電解質組成物は、導電助剤を含有してもよい。導電助剤としては、特に制限はなく、一般的な導電助剤を用いることができる。例えば、電子伝導性材料である、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラックなどのカーボンブラック類、ニードルコークスなどの無定形炭素、気相成長炭素繊維やカーボンナノチューブなどの炭素繊維類、グラフェンやフラーレンなどの炭素質材料であっても良いし、銅、ニッケルなどの金属粉、金属繊維でも良く、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリフェニレン誘導体など導電性高分子を用いても良い。またこれらの内1種を用いても良いし、2種以上を用いても良い。
(Conduction aid)
The solid electrolyte composition of the present invention may contain a conductive aid. There is no particular limitation on the conductive assistant, and a general conductive assistant can be used. For example, electron conductive materials such as graphites such as natural graphite and artificial graphite, carbon blacks such as acetylene black, Ketjen black, furnace black, amorphous carbon such as needle coke, vapor-grown carbon fibers and carbon nanotubes Carbon fibers such as graphene and fullerene; metal powders such as copper and nickel; metal fibers; and conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, and polyphenylene derivatives. May be used. One of these may be used, or two or more of them may be used.

(固体電解質組成物の調製)
本発明の固体電解質組成物は、例えば、無機固体電解質(A)をヘテロ環化合物(B)中に分散して、スラリー化することで調製することができる。
スラリー化は、各種の混合機を用いて無機固体電解質(A)と、ヘテロ環化合物(B)とを混合することにより行うことができる。混合装置としては、特に限定されないが、例えば、ボールミル、ビーズミル、プラネタリミキサ―、ブレードミキサ―、ロールミル、ニーダーおよびディスクミルが挙げられる。混合条件は特に制限されないが、例えば、ボールミルを用いた場合、150〜700rpm(rotation per minute)で1時間〜24時間混合することが好ましい。
分散媒体(C)、バインダー、活物質、粒子分散剤等の成分を含有する固体電解質組成物を調製する場合には、上記の無機固体電解質(A)の分散工程と同時に添加及び混合してもよく、別途添加及び混合してもよい。
(Preparation of solid electrolyte composition)
The solid electrolyte composition of the present invention can be prepared, for example, by dispersing the inorganic solid electrolyte (A) in the heterocyclic compound (B) and forming a slurry.
The slurry can be formed by mixing the inorganic solid electrolyte (A) and the heterocyclic compound (B) using various mixers. The mixing device is not particularly limited, and examples thereof include a ball mill, a bead mill, a planetary mixer, a blade mixer, a roll mill, a kneader, and a disk mill. The mixing conditions are not particularly limited. For example, when a ball mill is used, mixing is preferably performed at 150 to 700 rpm (rotation per minute) for 1 to 24 hours.
When preparing a solid electrolyte composition containing components such as a dispersion medium (C), a binder, an active material, and a particle dispersant, the solid electrolyte composition may be added and mixed simultaneously with the above-described inorganic solid electrolyte (A) dispersion step. Alternatively, they may be separately added and mixed.

[全固体二次電池用シート]
本発明の固体電解質含有シートは、周期律表第1族又は第2族に属する金属のイオンの伝導性を有する無機固体電解質(A)と上記式(S−0)または(S−1)で表されるヘテロ環化合物(B)を全質量中1ppm以上10000ppm以下含有する層を有する。
[All-solid secondary battery sheet]
The solid electrolyte-containing sheet of the present invention comprises an inorganic solid electrolyte (A) having ion conductivity of a metal belonging to Group 1 or 2 of the periodic table and the above-mentioned formula (S-0) or (S-1). It has a layer containing the heterocyclic compound (B) represented by 1 ppm or more and 10000 ppm or less based on the total mass.

本発明の固体電解質含有シートは、全固体二次電池に好適に用いることができ、その用途に応じて種々の態様を含む。例えば、固体電解質層に好ましく用いられるシート(全固体二次電池用固体電解質シートともいう)、電極又は電極と固体電解質層との積層体に好ましく用いられるシート(全固体二次電池用電極シート)等が挙げられる。本発明において、これら各種のシートをまとめて全固体二次電池用シートということがある。   The solid electrolyte-containing sheet of the present invention can be suitably used for an all-solid secondary battery, and includes various embodiments depending on the use. For example, a sheet preferably used for a solid electrolyte layer (also referred to as a solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery), a sheet preferably used for an electrode or a laminate of an electrode and a solid electrolyte layer (an electrode sheet for an all-solid secondary battery) And the like. In the present invention, these various sheets may be collectively referred to as an all-solid secondary battery sheet.

全固体二次電池用シートは、固体電解質層又は活物質層(電極層)を有するシートで、例えば、基材上に固体電解質層又は活物質層(電極層)を有するシートの態様が挙げられる。この全固体二次電池用シートは、基材と固体電解質層又は活物質層を有していれば、他の層を有してもよいが、活物質を含有するものは後述する全固体二次電池用電極シートに分類される。他の層としては、例えば、保護層、集電体、コート層(集電体、固体電解質層、活物質層)等が挙げられる。
全固体二次電池用固体電解質シートとして、例えば、固体電解質層と保護層とを基材上に、この順で有するシートが挙げられる。
基材としては、固体電解質層を支持できるものであれば特に限定されず、後記集電体で説明した材料、有機材料および無機材料等のシート体(板状体)等が挙げられる。有機材料としては、各種ポリマー等が挙げられ、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレンおよびセルロース等が挙げられる。無機材料としては、例えば、ガラスおよびセラミック等が挙げられる。
The sheet for an all-solid secondary battery is a sheet having a solid electrolyte layer or an active material layer (electrode layer), such as a sheet having a solid electrolyte layer or an active material layer (electrode layer) on a substrate. . The sheet for an all-solid secondary battery may have other layers as long as it has a base material and a solid electrolyte layer or an active material layer. It is classified as an electrode sheet for the next battery. Examples of the other layers include a protective layer, a current collector, a coat layer (a current collector, a solid electrolyte layer, and an active material layer).
Examples of the solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery include a sheet having a solid electrolyte layer and a protective layer on a base material in this order.
The substrate is not particularly limited as long as it can support the solid electrolyte layer, and examples thereof include the materials described below for the current collector, and sheets (plates) such as organic materials and inorganic materials. Examples of the organic material include various polymers, and specifically, polyethylene terephthalate, polypropylene, polyethylene, cellulose, and the like. Examples of the inorganic material include glass and ceramic.

全固体二次電池用シートの固体電解質層の層厚は、上述の、本発明の全固体二次電池において説明した固体電解質層の層厚と同じである。
このシートは、本発明の固体電解質組成物を基材上(他の層を介していてもよい)に製膜(塗布乾燥)して、基材上に固体電解質層を形成することにより、得られる。
ここで、本発明の固体電解質組成物は、上記の方法によって、調製できる。
The layer thickness of the solid electrolyte layer of the sheet for an all-solid secondary battery is the same as the layer thickness of the solid electrolyte layer described in the above-described all-solid secondary battery of the present invention.
This sheet is obtained by forming (coating and drying) the solid electrolyte composition of the present invention on a base material (which may be through another layer) and forming a solid electrolyte layer on the base material. Can be
Here, the solid electrolyte composition of the present invention can be prepared by the above method.

本発明の全固体二次電池用電極シート(単に「電極シート」ともいう。)は、集電体としての金属箔上に活物質層を有する電極シートである。この電極シートは、通常、集電体及び活物質層を有するシートであるが、集電体、活物質層及び固体電解質層をこの順に有する態様、並びに、集電体、活物質層、固体電解質層及び活物質層をこの順に有する態様も含まれる。
電極シートを構成する各層の層厚は、上述の、本発明の全固体二次電池において説明した各層の層厚と同じである。
電極シートは、本発明の、活物質を含有する固体電解質組成物を金属箔上に製膜(塗布乾燥)して、金属箔上に活物質層を形成することにより、得られる。活物質を含有する固体電解質組成物を調製する方法は、活物質を用いること以外は、上記固体電解質組成物を調製する方法と同じである。
The electrode sheet for an all-solid-state secondary battery of the present invention (also simply referred to as “electrode sheet”) is an electrode sheet having an active material layer on a metal foil as a current collector. This electrode sheet is usually a sheet having a current collector and an active material layer. However, an embodiment having a current collector, an active material layer and a solid electrolyte layer in this order, and a current collector, an active material layer, and a solid electrolyte An embodiment having a layer and an active material layer in this order is also included.
The layer thickness of each layer constituting the electrode sheet is the same as the above-described layer thickness of the all-solid secondary battery of the present invention.
The electrode sheet is obtained by forming a solid electrolyte composition containing the active material of the present invention on a metal foil (coating and drying) to form an active material layer on the metal foil. The method for preparing the solid electrolyte composition containing the active material is the same as the method for preparing the solid electrolyte composition, except that the active material is used.

[全固体二次電池]
本発明の全固体二次電池は、正極と、この正極に対向する負極と、正極及び負極の間の固体電解質層とを有する。正極は、正極集電体上に正極活物質層を有する。負極は、負極集電体上に負極活物質層を有する。
負極活物質層、正極活物質層及び固体電解質層の少なくとも1つの層は、本発明の固体電解質組成物を用いて形成されることが好ましい。
固体電解質組成物で形成された活物質層および/または固体電解質層は、好ましくは、含有する成分種及びその含有量比について、固体電解質組成物の固形分におけるものと同じである。
以下に、図1を参照して、ポリマー粒子を用いる、本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されない。
[All-solid secondary battery]
The all solid state secondary battery of the present invention has a positive electrode, a negative electrode facing the positive electrode, and a solid electrolyte layer between the positive electrode and the negative electrode. The positive electrode has a positive electrode active material layer on a positive electrode current collector. The negative electrode has a negative electrode active material layer on a negative electrode current collector.
At least one of the negative electrode active material layer, the positive electrode active material layer, and the solid electrolyte layer is preferably formed using the solid electrolyte composition of the present invention.
The active material layer and / or the solid electrolyte layer formed of the solid electrolyte composition are preferably the same as those in the solid content of the solid electrolyte composition with respect to the contained component species and the content ratio thereof.
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention using polymer particles will be described with reference to FIG. 1, but the present invention is not limited to this.

〔正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層〕
全固体二次電池10においては、正極活物質層、固体電解質層及び負極活物質層のいずれかが本発明の固体電解質組成物を用いて形成されている。
すなわち、固体電解質層3が本発明の、ポリマー粒子を含む固体電解質組成物で形成されている場合、固体電解質層3は、無機固体電解質と、ポリマー粒子と、上記式(S−0)または(S−1)で表されるヘテロ環化合物(B)を全質量中1ppm以上10000ppm以下とを含む。固体電解質層は、通常、正極活物質及び/又は負極活物質を含まない。固体電解質層3中では、ポリマー粒子が、無機固体電解質および隣接する活物質層中に含まれる活物質等の固体粒子の間に存在していると考えられる。そのため、固体粒子間の界面抵抗が低減され、結着性が高くなっている。
(Positive electrode active material layer, solid electrolyte layer, negative electrode active material layer)
In the all-solid secondary battery 10, one of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode active material layer is formed using the solid electrolyte composition of the present invention.
That is, when the solid electrolyte layer 3 is formed of the solid electrolyte composition including the polymer particles of the present invention, the solid electrolyte layer 3 includes the inorganic solid electrolyte, the polymer particles, and the formula (S-0) or ( It contains 1 to 10,000 ppm of the heterocyclic compound (B) represented by S-1) in the total mass. The solid electrolyte layer usually does not contain a positive electrode active material and / or a negative electrode active material. In the solid electrolyte layer 3, it is considered that the polymer particles exist between the inorganic solid electrolyte and the solid particles such as the active material contained in the adjacent active material layer. Therefore, the interfacial resistance between the solid particles is reduced, and the binding property is increased.

正極活物質層4及び/又は負極活物質層2が本発明の、ポリマー粒子を含む固体電解質組成物を用いて形成されている場合、正極活物質層4及び負極活物質層2は、それぞれ、正極活物質又は負極活物質を含み、さらに、無機固体電解質と、ポリマー粒子と、上記式(S−0)または(S−1)で表されるヘテロ環化合物(B)を全質量中1ppm以上10000ppm以下とを含む。活物質層が無機固体電解質を含有するとイオン伝導度を向上させることができる。活物質層中には、固体粒子間等に、ポリマー粒子が存在していると考えられる。そのため、固体粒子間の界面抵抗が低減され、結着性が高くなっている。
正極活物質層4、固体電解質層3及び負極活物質層2が含有する無機固体電解質及びポリマー粒子は、それぞれ、互いに同種であっても異種であってもよい。
When the positive electrode active material layer 4 and / or the negative electrode active material layer 2 are formed using the solid electrolyte composition including the polymer particles of the present invention, the positive electrode active material layer 4 and the negative electrode active material layer 2 It contains a positive electrode active material or a negative electrode active material, and further contains an inorganic solid electrolyte, polymer particles, and a heterocyclic compound (B) represented by the above formula (S-0) or (S-1) in an amount of 1 ppm or more based on the total mass. 10000 ppm or less. When the active material layer contains an inorganic solid electrolyte, ionic conductivity can be improved. It is considered that polymer particles exist between the solid particles in the active material layer. Therefore, the interfacial resistance between the solid particles is reduced, and the binding property is increased.
The inorganic solid electrolyte and the polymer particles contained in the positive electrode active material layer 4, the solid electrolyte layer 3, and the negative electrode active material layer 2 may be the same or different from each other.

本発明においては、全固体二次電池における負極活物質層、正極活物質層及び固体電解質層のいずれかの層が、上記無機固体電解質と、上記式(S−0)または(S−1)で表されるヘテロ環化合物(B)とを含有する固体電解質組成物を用いて作製される。このため、固体粒子間の結着性を向上することができ、その結果、全固体二次電池における良好なサイクル特性をも実現できる。   In the present invention, any one of the negative electrode active material layer, the positive electrode active material layer, and the solid electrolyte layer in the all-solid secondary battery includes the inorganic solid electrolyte and the above formula (S-0) or (S-1). It is produced using a solid electrolyte composition containing the heterocyclic compound (B) represented by For this reason, the binding property between solid particles can be improved, and as a result, good cycle characteristics in an all-solid secondary battery can also be realized.

〔集電体(金属箔)〕
正極集電体5及び負極集電体1は、電子伝導体が好ましい。
本発明において、正極集電体及び負極集電体のいずれか、又は、両方を合わせて、単に、集電体と称することがある。
正極集電体を形成する材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケルおよびチタンなどの他に、アルミニウムまたはステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたもの(薄膜を形成したもの)が好ましく、その中でも、アルミニウム、ステンレス鋼およびアルミニウム合金がより好ましい。
負極集電体を形成する材料としては、アルミニウム、銅、銅合金、ステンレス鋼、ニッケルおよびチタンなどの他に、アルミニウム、銅、銅合金またはステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたものが好ましく、アルミニウム、銅、銅合金およびステンレス鋼がより好ましい。
[Current collector (metal foil)]
The positive electrode current collector 5 and the negative electrode current collector 1 are preferably electronic conductors.
In the present invention, one or both of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector may be simply referred to as a current collector.
Materials for forming the positive electrode current collector include, in addition to aluminum, aluminum alloy, stainless steel, nickel and titanium, etc., a material obtained by treating the surface of aluminum or stainless steel with carbon, nickel, titanium or silver (forming a thin film). Are preferred, and among them, aluminum, stainless steel and aluminum alloy are more preferred.
Aluminum, copper, copper alloy, stainless steel, nickel and titanium, etc., as well as aluminum, copper, copper alloy or stainless steel surface treated with carbon, nickel, titanium or silver Preferably, aluminum, copper, copper alloy and stainless steel are more preferred.

集電体の形状は、通常フィルムシート状のものが使用されるが、ネット、パンチされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体なども用いることができる。
集電体の厚みは、特に限定されないが、1〜500μmが好ましい。また、集電体表面は、表面処理により凹凸を付けることも好ましい。
As the shape of the current collector, a film sheet is usually used, but a net, a punched material, a lath, a porous material, a foam, a molded product of a fiber group, and the like can also be used.
The thickness of the current collector is not particularly limited, but is preferably 1 to 500 μm. In addition, it is preferable that the surface of the current collector be provided with irregularities by surface treatment.

本発明において、負極集電体、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層及び正極集電体の各層の間又はその外側には、機能性の層や部材等を適宜介在ないし配設してもよい。また、各層は単層で構成されていても、複層で構成されていてもよい。   In the present invention, between or outside each layer of the negative electrode current collector, the negative electrode active material layer, the solid electrolyte layer, the positive electrode active material layer and the positive electrode current collector, a functional layer or member is appropriately interposed or provided. May be. Each layer may be composed of a single layer, or may be composed of multiple layers.

〔筐体〕
上記の各層を配置して全固体二次電池の基本構造を作製することができる。用途によってはこのまま全固体二次電池として使用してもよいが、乾電池の形態とするためにはさらに適当な筐体に封入して用いる。筐体は、金属性のものであっても、樹脂(プラスチック)製のものであってもよい。金属性のものを用いる場合には、例えば、アルミニウム合金およびステンレス鋼製のものを挙げることができる。金属性の筐体は、正極側の筐体と負極側の筐体に分けて、それぞれ正極集電体及び負極集電体と電気的に接続させることが好ましい。正極側の筐体と負極側の筐体とは、短絡防止用のガスケットを介して接合され、一体化されることが好ましい。
(Housing)
The basic structure of the all-solid secondary battery can be manufactured by arranging the above layers. Depending on the application, the battery may be used as it is as an all-solid secondary battery, but in order to form a dry battery, it is further sealed in an appropriate housing. The housing may be made of metal or resin (plastic). When a metallic material is used, for example, a material made of an aluminum alloy or stainless steel can be used. It is preferable that the metallic casing is divided into a casing on the positive electrode side and a casing on the negative electrode side, and electrically connected to the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, respectively. It is preferable that the housing on the positive electrode side and the housing on the negative electrode side are joined and integrated via a gasket for preventing short circuit.

[固体電解質含有シートの製造]
本発明の固体電解質含有シートは、本発明の固体電解質組成物を基材上(他の層を介していてもよい)に製膜(塗布乾燥)して、基材上に固体電解質層若しくは活物質層(塗布乾燥層)を形成することにより、得られる。
上記態様により、基材と塗布乾燥層とを有するシートである全固体二次電池用シートを作製することができる。ここで、塗布乾燥層とは、本発明の固体電解質組成物を塗布し、ヘテロ環化合物(B)および分散媒体(C)を乾燥させることにより形成される層をいう。
その他、塗布等の工程については、下記全固体二次電池の製造に記載の方法を使用することができる。
[Production of sheet containing solid electrolyte]
In the solid electrolyte-containing sheet of the present invention, the solid electrolyte composition of the present invention is formed (coated and dried) on a substrate (which may be through another layer), and the solid electrolyte layer or active layer is formed on the substrate. It is obtained by forming a substance layer (coating dried layer).
According to the above aspect, a sheet for an all-solid secondary battery that is a sheet having a substrate and a coating and drying layer can be produced. Here, the applied dry layer refers to a layer formed by applying the solid electrolyte composition of the present invention and drying the heterocyclic compound (B) and the dispersion medium (C).
In addition, for the steps of coating and the like, the method described in the production of an all-solid secondary battery below can be used.

なお、本発明の固体電解質含有シート中のヘテロ環化合物(B)の含有割合は、以下の方法で測定することができる。
固体電解質含有シートを20mm角で打ち抜き、ガラス瓶中で重テトラヒドロフランに浸漬させる。得られた溶出物をシリンジフィルターでろ過してガスクロマトグラフィーにより定量操作を行う。ガスクロマトグラフィーのピーク面積と溶媒の量の相関性は検量線を作成して求める。
The content of the heterocyclic compound (B) in the solid electrolyte-containing sheet of the present invention can be measured by the following method.
The solid electrolyte-containing sheet is punched out in a 20 mm square, and immersed in heavy tetrahydrofuran in a glass bottle. The eluate obtained is filtered through a syringe filter and quantitatively operated by gas chromatography. The correlation between the peak area of gas chromatography and the amount of solvent is determined by preparing a calibration curve.

[全固体二次電池及び全固体二次電池用電極シートの製造]
全固体二次電池及び全固体二次電池用電極シートの製造は、常法によって行うことができる。具体的には、全固体二次電池及び全固体二次電池用電極シートは、本発明の固体電解質組成物等を用いて、上記の各層を形成することにより、製造できる。以下、詳述する。
[Manufacture of all-solid secondary battery and electrode sheet for all-solid secondary battery]
The production of the all-solid secondary battery and the electrode sheet for the all-solid secondary battery can be performed by a conventional method. Specifically, an all-solid secondary battery and an electrode sheet for an all-solid secondary battery can be manufactured by forming each of the above layers using the solid electrolyte composition of the present invention and the like. The details will be described below.

本発明の全固体二次電池は、本発明の固体電解質組成物を、集電体となる金属箔上に塗布し、塗膜を形成(製膜)する工程を含む(介する)方法により、製造できる。
例えば、正極集電体である金属箔上に、正極用材料(正極用組成物)として、正極活物質を含有する固体電解質組成物を塗布して正極活物質層を形成し、全固体二次電池用正極シートを作製する。次いで、この正極活物質層の上に、固体電解質層を形成するための固体電解質組成物を塗布して、固体電解質層を形成する。さらに、固体電解質層の上に、負極用材料(負極用組成物)として、負極活物質を含有する固体電解質組成物を塗布して、負極活物質層を形成する。負極活物質層の上に、負極集電体(金属箔)を重ねることにより、正極活物質層と負極活物質層の間に固体電解質層が挟まれた構造の全固体二次電池を得ることができる。必要によりこれを筐体に封入して所望の全固体二次電池とすることができる。
また、各層の形成方法を逆にして、負極集電体上に、負極活物質層、固体電解質層及び正極活物質層を形成し、正極集電体を重ねて、全固体二次電池を製造することもできる。
The all-solid-state secondary battery of the present invention is manufactured by a method including a step of applying the solid electrolyte composition of the present invention on a metal foil serving as a current collector and forming (forming) a coating film. it can.
For example, a solid electrolyte composition containing a positive electrode active material is applied as a positive electrode material (a positive electrode composition) on a metal foil serving as a positive electrode current collector to form a positive electrode active material layer, and an all-solid secondary A positive electrode sheet for a battery is prepared. Next, a solid electrolyte composition for forming a solid electrolyte layer is applied on the positive electrode active material layer to form a solid electrolyte layer. Further, a solid electrolyte composition containing a negative electrode active material is applied as a negative electrode material (a negative electrode composition) on the solid electrolyte layer to form a negative electrode active material layer. Obtaining an all-solid secondary battery with a structure in which a solid electrolyte layer is sandwiched between a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer by stacking a negative electrode current collector (metal foil) on the negative electrode active material layer Can be. If necessary, this can be sealed in a housing to obtain a desired all-solid secondary battery.
In addition, by reversing the method of forming each layer, a negative electrode active material layer, a solid electrolyte layer, and a positive electrode active material layer are formed on the negative electrode current collector, and the positive electrode current collector is stacked to manufacture an all-solid secondary battery. You can also.

別の方法として、次の方法が挙げられる。すなわち、上記のようにして、全固体二次電池用正極シートを作製する。また、負極集電体である金属箔上に、負極用材料(負極用組成物)として、負極活物質を含有する固体電解質組成物を塗布して負極活物質層を形成し、全固体二次電池用負極シートを作製する。次いで、これらシートのいずれか一方の活物質層の上に、上記のようにして、固体電解質層を形成する。さらに、固体電解質層の上に、全固体二次電池用正極シート及び全固体二次電池用負極シートの他方を、固体電解質層と活物質層とが接するように積層する。このようにして、全固体二次電池を製造することができる。
また別の方法として、次の方法が挙げられる。すなわち、上記のようにして、全固体二次電池用正極シート及び全固体二次電池用負極シートを作製する。また、これとは別に、固体電解質組成物を基材上に塗布して、固体電解質層からなる全固体二次電池用固体電解質シートを作製する。さらに、全固体二次電池用正極シート及び全固体二次電池用負極シートで、基材から剥がした固体電解質層を挟むように積層する。このようにして、全固体二次電池を製造することができる。
Another method is as follows. That is, a positive electrode sheet for an all-solid secondary battery is prepared as described above. In addition, a solid electrolyte composition containing a negative electrode active material is applied as a negative electrode material (a negative electrode composition) on a metal foil serving as a negative electrode current collector to form a negative electrode active material layer. A negative electrode sheet for a battery is produced. Next, a solid electrolyte layer is formed on one of the active material layers of these sheets as described above. Further, the other of the positive electrode sheet for an all-solid secondary battery and the negative electrode sheet for an all-solid secondary battery is laminated on the solid electrolyte layer such that the solid electrolyte layer and the active material layer are in contact with each other. Thus, an all-solid secondary battery can be manufactured.
Another method is as follows. That is, a positive electrode sheet for an all-solid secondary battery and a negative electrode sheet for an all-solid secondary battery are prepared as described above. Separately from this, a solid electrolyte composition is applied on a substrate to produce a solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery comprising a solid electrolyte layer. Further, the positive electrode sheet for an all-solid secondary battery and the negative electrode sheet for an all-solid secondary battery are laminated so as to sandwich the solid electrolyte layer peeled off from the base material. Thus, an all-solid secondary battery can be manufactured.

上記の形成法の組み合わせによっても全固体二次電池を製造することができる。例えば、上記のようにして、全固体二次電池用正極シート、全固体二次電池用負極シート及び全固体二次電池用固体電解質シートをそれぞれ作製する。次いで、全固体二次電池用負極シート上に、基材から剥がした固体電解質層を積層した後に、上記全固体二次電池用正極シートと張り合わせることで全固体二次電池を製造することができる。この方法において、固体電解質層を全固体二次電池用正極シートに積層し、全固体二次電池用負極シートと張り合わせることもできる。   An all-solid secondary battery can also be manufactured by a combination of the above forming methods. For example, as described above, a positive electrode sheet for an all-solid secondary battery, a negative electrode sheet for an all-solid secondary battery, and a solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery are respectively produced. Next, on the negative electrode sheet for an all-solid secondary battery, after laminating the solid electrolyte layer peeled from the substrate, it is possible to produce an all-solid secondary battery by bonding the positive electrode sheet for the all-solid secondary battery. it can. In this method, the solid electrolyte layer may be laminated on the positive electrode sheet for an all-solid secondary battery, and bonded to the negative electrode sheet for an all-solid secondary battery.

(各層の形成(成膜))
固体電解質組成物の塗布方法は、特に限定されず、適宜に選択できる。例えば、塗布(好ましくは湿式塗布)、スプレー塗布、スピンコート塗布、ディップコート、スリット塗布、ストライプ塗布およびバーコート塗布が挙げられる。
このとき、固体電解質組成物は、それぞれ塗布した後に乾燥処理を施してもよいし、重層塗布した後に乾燥処理をしてもよい。乾燥温度は特に限定されない。下限は30℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましく、80℃以上がさらに好ましい。上限は、300℃以下が好ましく、250℃以下がより好ましく、200℃以下がさらに好ましい。このような温度範囲で加熱することで、分散媒体を除去し、固体状態にすることができる。また、温度を高くしすぎず、全固体二次電池の各部材を損傷せずに済むため好ましい。これにより、全固体二次電池において、優れた総合性能を示し、かつ良好な結着性を得ることができる。
(Formation of each layer (film formation))
The method for applying the solid electrolyte composition is not particularly limited, and can be appropriately selected. Examples include coating (preferably wet coating), spray coating, spin coating, dip coating, slit coating, stripe coating, and bar coating.
At this time, the solid electrolyte composition may be subjected to a drying treatment after each application, or may be subjected to a drying treatment after multi-layer application. The drying temperature is not particularly limited. The lower limit is preferably at least 30 ° C, more preferably at least 60 ° C, even more preferably at least 80 ° C. The upper limit is preferably 300 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower, and further preferably 200 ° C. or lower. By heating in such a temperature range, the dispersion medium can be removed and a solid state can be obtained. Further, it is preferable because the temperature is not set too high and each member of the all solid state secondary battery is not damaged. Thereby, in the all-solid secondary battery, excellent overall performance can be exhibited and good binding properties can be obtained.

塗布した固体電解質組成物、又は、全固体二次電池を作製した後に、各層又は全固体二次電池を加圧することが好ましい。また、各層を積層した状態で加圧することも好ましい。加圧方法としては油圧シリンダープレス機等が挙げられる。加圧力としては、特に限定されず、一般的には50〜1500MPaの範囲であることが好ましい。
また、塗布した固体電解質組成物は、加圧と同時に加熱してもよい。加熱温度としては、特に限定されず、一般的には30〜300℃の範囲である。無機固体電解質のガラス転移温度よりも高い温度でプレスすることもできる。
加圧は塗布溶媒又は分散媒体をあらかじめ乾燥させた状態で行ってもよいし、溶媒又は分散媒体が残存している状態で行ってもよい。
なお、各組成物は同時に塗布しても良いし、塗布乾燥プレスを同時および/または逐次行っても良い。別々の基材に塗布した後に、転写により積層してもよい。
After preparing the applied solid electrolyte composition or the all-solid secondary battery, it is preferable to pressurize each layer or the all-solid secondary battery. It is also preferable to apply pressure in a state where the respective layers are stacked. Examples of the pressurizing method include a hydraulic cylinder press. The pressure is not particularly limited, and is generally preferably in the range of 50 to 1500 MPa.
Further, the applied solid electrolyte composition may be heated simultaneously with pressurization. The heating temperature is not particularly limited, and is generally in the range of 30 to 300 ° C. Pressing can be performed at a temperature higher than the glass transition temperature of the inorganic solid electrolyte.
Pressurization may be performed in a state where the coating solvent or the dispersion medium is dried in advance, or may be performed in a state where the solvent or the dispersion medium remains.
In addition, each composition may be applied simultaneously, and the application and drying press may be performed simultaneously and / or sequentially. After coating on separate substrates, they may be laminated by transfer.

加圧中の雰囲気としては、特に限定されず、大気下、乾燥空気下(露点−20℃以下)および不活性ガス中(例えばアルゴンガス中、ヘリウムガス中、窒素ガス中)などいずれでもよい。
プレス時間は短時間(例えば数時間以内)で高い圧力をかけてもよいし、長時間(1日以上)かけて中程度の圧力をかけてもよい。全固体二次電池用シート以外、例えば全固体二次電池の場合には、中程度の圧力をかけ続けるために、全固体二次電池の拘束具(ネジ締め圧等)を用いることもできる。
プレス圧はシート面等の被圧部に対して均一であっても異なる圧であってもよい。
プレス圧は被圧部の面積や膜厚に応じて変化させることができる。また同一部位を段階的に異なる圧力で変えることもできる。
プレス面は平滑であっても粗面化されていてもよい。
The atmosphere during pressurization is not particularly limited, and may be any of air, dry air (dew point −20 ° C. or lower), and inert gas (for example, argon gas, helium gas, and nitrogen gas).
As for the pressing time, a high pressure may be applied in a short time (for example, within several hours), or a medium pressure may be applied for a long time (one day or more). In the case of an all-solid secondary battery other than the all-solid secondary battery sheet, for example, in the case of an all-solid secondary battery, an all-solid secondary battery restraint (such as a screw tightening pressure) can be used to keep applying a moderate pressure.
The pressing pressure may be uniform or different with respect to a pressure-receiving portion such as a sheet surface.
The pressing pressure can be changed according to the area and the film thickness of the pressure-receiving part. The same part can be changed stepwise with different pressures.
The press surface may be smooth or rough.

(初期化)
上記のようにして製造した全固体二次電池は、製造後又は使用前に初期化を行うことが好ましい。初期化は、特に限定されず、例えば、プレス圧を高めた状態で初充放電を行い、その後、全固体二次電池の一般使用圧力になるまで圧力を開放することにより、行うことができる。
(Initialization)
It is preferable that the all-solid-state secondary battery manufactured as described above be initialized after manufacturing or before use. The initialization is not particularly limited. For example, the initialization can be performed by performing initial charge and discharge in a state where the press pressure is increased, and then releasing the pressure until the general use pressure of the all solid state secondary battery is reached.

[全固体二次電池の用途]
本発明の全固体二次電池は種々の用途に適用することができる。適用態様には特に限定はないが、例えば、電子機器に搭載する場合、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、コードレスフォン子機、ページャー、ハンディーターミナル、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、電気シェーバー、トランシーバー、電子手帳、電卓、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、メモリーカードなどが挙げられる。その他民生用として、自動車(電気自動車等)、電動車両、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、ロードコンディショナー、時計、ストロボ、カメラ、医療機器(ペースメーカー、補聴器、肩もみ機など)などが挙げられる。更に、各種軍需用、宇宙用として用いることができる。また、太陽電池と組み合わせることもできる。
[Use of all-solid-state secondary battery]
The all solid state secondary battery of the present invention can be applied to various uses. Although there is no particular limitation on the application mode, for example, when mounted on an electronic device, for example, a notebook computer, a pen input computer, a mobile computer, an electronic book player, a mobile phone, a cordless phone handset, a pager, a handy terminal, a mobile fax, and a mobile phone Copy, portable printer, headphone stereo, video movie, LCD television, handy cleaner, portable CD, mini disk, electric shaver, transceiver, electronic organizer, calculator, portable tape recorder, radio, backup power supply, memory card, and the like. Other consumer applications include automobiles (electric vehicles, etc.), electric vehicles, motors, lighting fixtures, toys, game machines, road conditioners, watches, strobes, cameras, medical equipment (pacemakers, hearing aids, shoulder massagers, etc.). . Furthermore, it can be used for various military purposes and space applications. Further, it can be combined with a solar cell.

本発明の好ましい実施形態によれば、以下のような各応用形態が導かれる。
〔1〕正極活物質層、固体電解質層および負極活物質層の少なくとも1層がリチウム塩を含有する全固体二次電池。
〔2〕固体電解質層が、ヘテロ環化合物(B)および分散媒体(C)によって、リチウム塩および硫化物系無機固体電解質が分散されたスラリーを湿式塗布し製膜される全固体二次電池の製造方法。
〔3〕上記全固体二次電池作製用の活物質を含有する固体電解質組成物。
〔4〕上記固体電解質組成物を金属箔上に適用し、製膜してなる電池用電極シート。
〔5〕上記固体電解質組成物を金属箔上に適用し、製膜する電池用電極シートの製造方法。
According to the preferred embodiment of the present invention, the following applications are derived.
[1] An all-solid secondary battery in which at least one of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode active material layer contains a lithium salt.
[2] An all-solid secondary battery in which a solid electrolyte layer is formed by wet coating a slurry in which a lithium salt and a sulfide-based inorganic solid electrolyte are dispersed with a heterocyclic compound (B) and a dispersion medium (C) to form a film. Production method.
[3] A solid electrolyte composition containing an active material for producing an all-solid secondary battery.
[4] An electrode sheet for a battery formed by applying the solid electrolyte composition on a metal foil and forming a film.
[5] A method for producing a battery electrode sheet in which the solid electrolyte composition is applied on a metal foil to form a film.

上記好ましい実施形態の〔2〕および〔5〕に記載するように、本発明の全固体二次電池および電池用電極シートの好ましい製造方法は、いずれも湿式プロセスである。これにより、正極活物質層および負極活物質層の少なくとも1層における無機固体電解質の含有量が10質量%以下の低い領域でも、活物質と無機固体電解質の密着性が高まり効率的なイオン伝導パスを維持することができ、電池質量あたりのエネルギー密度(Wh/kg)および出力密度(W/kg)が高い全固体二次電池を製造することができる。   As described in the above preferred embodiments [2] and [5], the preferred methods for producing the all-solid secondary battery and the battery electrode sheet of the present invention are both wet processes. Thereby, even in a region where the content of the inorganic solid electrolyte in at least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer is as low as 10% by mass or less, the adhesion between the active material and the inorganic solid electrolyte is increased, and an efficient ion conduction path is provided. , And an all-solid-state secondary battery having a high energy density per battery mass (Wh / kg) and a high power density (W / kg) can be manufactured.

全固体二次電池とは、正極、負極、電解質がともに固体で構成された二次電池を言う。換言すれば、電解質としてカーボネート系の溶媒を用いるような電解液型の二次電池とは区別される。このなかで、本発明は無機全固体二次電池を前提とする。全固体二次電池には、電解質としてポリエチレンオキサイド等の高分子化合物を用いる有機(高分子)全固体二次電池と、上記のLi−P−S系ガラス、LLTまたはLLZ等を用いる無機全固体二次電池とに区分される。なお、無機全固体二次電池に有機化合物を適用することは妨げられず、正極活物質、負極活物質、無機固体電解質のバインダーや添加剤として有機化合物を適用することができる。
無機固体電解質とは、上述した高分子化合物をイオン伝導媒体とする電解質(高分子電解質)とは区別されるものであり、無機化合物がイオン伝導媒体となるものである。具体例としては、上記のLi−P−S系ガラス、LLTやLLZが挙げられる。無機固体電解質は、それ自体が陽イオン(Liイオン)を放出するものではなく、イオンの輸送機能を示すものである。これに対して、電解液ないし固体電解質層に添加して陽イオン(Liイオン)を放出するイオンの供給源となる材料を電解質と呼ぶことがある。上記のイオン輸送材料としての電解質と区別する際には、これを「電解質塩」または「支持電解質」と呼ぶ。電解質塩としては、例えばLiTFSIが挙げられる。
本発明において「組成物」というときには、2種以上の成分が均一に混合された混合物を意味する。ただし、実質的に均一性が維持されていればよく、所望の効果を奏する範囲で、一部において凝集や偏在が生じていてもよい。
The all-solid-state secondary battery refers to a secondary battery in which the positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte are all solid. In other words, it is distinguished from an electrolyte type secondary battery using a carbonate-based solvent as an electrolyte. Among them, the present invention is based on an inorganic all-solid secondary battery. The all-solid-state secondary battery includes an organic (polymer) all-solid-state secondary battery using a polymer compound such as polyethylene oxide as an electrolyte, and an inorganic all-solid-state battery using the above-described Li-PS-based glass, LLT, or LLZ. It is classified into secondary batteries. Note that application of an organic compound to an inorganic all-solid secondary battery is not hindered, and an organic compound can be used as a binder or an additive for a positive electrode active material, a negative electrode active material, and an inorganic solid electrolyte.
An inorganic solid electrolyte is distinguished from an electrolyte (polymer electrolyte) using the above-described polymer compound as an ion conductive medium, and an inorganic compound serves as an ion conductive medium. Specific examples include the above-mentioned Li-PS-based glass, LLT and LLZ. The inorganic solid electrolyte does not emit cations (Li ions) per se, but exhibits an ion transport function. On the other hand, a material serving as a supply source of ions that release cations (Li ions) by being added to the electrolyte or the solid electrolyte layer may be referred to as an electrolyte. This is referred to as an “electrolyte salt” or a “supporting electrolyte” when distinguishing it from the electrolyte as the ion transport material described above. Examples of the electrolyte salt include LiTFSI.
In the present invention, the term “composition” means a mixture in which two or more components are uniformly mixed. However, it is sufficient that substantially uniformity is maintained, and aggregation or uneven distribution may occur in a part as long as a desired effect is obtained.

以下に、実施例に基づき本発明についてさらに詳細に説明する。なお、本発明がこれにより限定して解釈されるものではない。以下の実施例において組成を表す「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。また、表中において使用する「−」は、その列の組成を含有しないこと等を意味する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples. It should be noted that the present invention is not construed as being limited thereto. In the following examples, “parts” and “%” representing compositions are based on mass unless otherwise specified. Further, "-" used in the table means that the composition in the row is not contained.

[実施例および比較例]
<バインダーB−1の合成(バインダーB−1分散液の調製)>
還流冷却管およびガス導入コックを付した1L三口フラスコにヘプタンを200質量部加え、流速200mL/minにて窒素ガスを10分間導入した後に80℃に昇温した。これに、別容器にて調製した液(アクリル酸エチル(和光純薬工業社製)150質量部、片末端メタクリロイル化ポリ−n−ブチルアクリレートオリゴマー(質量平均分子量:13,000、商品名:AB−6、東亜合成化学工業社製)を60質量部(固形分量)、重合開始剤V−601(商品名、和光純薬工業社製)を2.0質量部30℃で1時間混合した液)を2時間かけて滴下した後、80℃で2時間攪拌した。その後、得られた混合物にV−601を1.0g添加し、さらに90℃で2時間攪拌した。得られた溶液をヘプタンで希釈することで、ポリマー粒子であるバインダーB−1の分散液を得た。固形分濃度34.8%、質量平均分子量は123,000であった。
[Examples and Comparative Examples]
<Synthesis of Binder B-1 (Preparation of Binder B-1 Dispersion)>
Heptane (200 parts by mass) was added to a 1-L three-necked flask equipped with a reflux condenser and a gas introduction cock, nitrogen gas was introduced at a flow rate of 200 mL / min for 10 minutes, and then the temperature was raised to 80 ° C. To this, 150 parts by mass of a liquid prepared in a separate container (ethyl acrylate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), methacryloylated poly-n-butyl acrylate oligomer at one end (mass average molecular weight: 13,000, trade name: AB) -6, a liquid obtained by mixing 60 parts by mass (solid content) of Toa Gosei Chemical Industry Co., Ltd. and 2.0 parts by mass of a polymerization initiator V-601 (trade name, manufactured by Wako Pure Chemical Industries) at 30 ° C. for 1 hour. ) Was added dropwise over 2 hours, and the mixture was stirred at 80 ° C for 2 hours. Thereafter, 1.0 g of V-601 was added to the obtained mixture, and the mixture was further stirred at 90 ° C for 2 hours. By diluting the obtained solution with heptane, a dispersion of a binder B-1 as polymer particles was obtained. The solid concentration was 34.8%, and the mass average molecular weight was 123,000.

−測定方法−
<固形分濃度の測定方法>
バインダーB−1の分散液の固形分濃度は、下記方法に基づいて、測定した。
7cmΦのアルミカップ内にバインダーB−1の分散液を約1.5g秤量し、少数点第3位までの秤量値を読み取った。続いて窒素雰囲気下90℃で2時間、続いて140℃で2時間加熱し、乾燥させた。得られたアルミカップ内の残存物の質量を測り、下記式により固形分濃度を算出した。測定は、5回行い、最大値及び最小値を除いた、3回の平均を採用した。
固形分濃度(%)=アルミカップ内の残存物量(g)/バインダーB−1の分散液(g)
-Measurement method-
<Method of measuring solid content>
The solid concentration of the dispersion of the binder B-1 was measured based on the following method.
About 1.5 g of the dispersion liquid of the binder B-1 was weighed in an aluminum cup having a diameter of 7 cmΦ, and the weighed value to the third decimal place was read. Subsequently, it was heated and dried at 90 ° C. for 2 hours and subsequently at 140 ° C. for 2 hours under a nitrogen atmosphere. The mass of the residue in the obtained aluminum cup was measured, and the solid content concentration was calculated by the following equation. The measurement was performed five times, and the average of three times except for the maximum value and the minimum value was adopted.
Solid content concentration (%) = Amount of residue in aluminum cup (g) / dispersion of binder B-1 (g)

<硫化物系無機固体電解質の合成>
硫化物系無機固体電解質として、T.Ohtomo,A.Hayashi,M.Tatsumisago,Y.Tsuchida,S.HamGa,K.Kawamoto,Journal of Power Sources,233,(2013),pp.231−235およびA.Hayashi,S.Hama,H.Morimoto,M.Tatsumisago,T.Minami,Chem.Lett.,(2001),pp872−873の非特許文献を参考にして、Li−P−S系ガラスを合成した。
<Synthesis of sulfide-based inorganic solid electrolyte>
As a sulfide-based inorganic solid electrolyte, T.I. Ohtomo, A .; Hayashi, M .; Tatsusumisago, Y .; Tsuchida, S .; HamGa, K .; Kawamoto, Journal of Power Sources, 233, (2013), pp. 231-235 and A.I. Hayashi, S .; Hama, H .; Morimoto, M .; Tatsusumisago, T .; Minami, Chem. Lett. , (2001), pp872-873, a Li-PS-based glass was synthesized.

具体的には、アルゴン雰囲気下(露点−70℃)のグローブボックス内で、硫化リチウム(LiS、Aldrich社製、純度>99.98%)2.42g、五硫化二リン(P、Aldrich社製、純度>99%)3.90gをそれぞれ秤量し、乳鉢に投入した。LiS及びPはモル比でLiS:P=75:25とした。メノウ製乳鉢上において、メノウ製乳棒を用いて、5分間混合した。
ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを66g投入し、上記混合物全量を投入し、アルゴン雰囲気下で容器を密閉した。フリッチュ社製遊星ボールミルP−7(商品名)に容器をセットし、25℃で、回転数510rpmで20時間メカニカルミリングを行うことで黄色粉体の硫化物系無機固体電解質(Li−P−S系ガラスLiPS、「LPS」とも称す。)6.20gを得た。体積平均粒子径は15μmであった。
Specifically, in a glove box under an argon atmosphere (dew point -70 ° C.), 2.42 g of lithium sulfide (Li 2 S, manufactured by Aldrich, purity> 99.98%) and diphosphorus pentasulfide (P 2 S) 3.90 g ( 5 , Aldrich, purity> 99%) were weighed and placed in a mortar. Li 2 S and P 2 S 5 were in a molar ratio of Li 2 S: P 2 S 5 = 75: 25. On an agate mortar, mixing was performed for 5 minutes using an agate pestle.
66 g of zirconia beads having a diameter of 5 mm were charged into a 45-mL zirconia container (manufactured by Fritsch), the entire mixture was charged, and the container was sealed under an argon atmosphere. A container was set on a planetary ball mill P-7 (trade name) manufactured by Fritsch Co., Ltd., and mechanical milling was performed at 25 ° C. and a rotation speed of 510 rpm for 20 hours to obtain a yellow powdered sulfide-based inorganic solid electrolyte (Li-PS). (Based glass Li 3 PS 4 , also referred to as “LPS”) 6.20 g was obtained. The volume average particle size was 15 μm.

<固体電解質組成物S−1の調製>
ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、上記で合成したLPS4.95g、バインダーB−1分散液を、バインダーB−1(固形成分質量)が0.05gになる量、ヘテロ環化合物(B)を、バインダーB−1分散液のヘプタンとの合計質量が17.0gになる量投入した。その後に、この容器をフリッチュ社製遊星ボールミルP−7にセットし、温度25℃、回転数300rpmで2時間混合を続け、固体電解質組成物S−1を得た。
<Preparation of solid electrolyte composition S-1>
180 zirconia beads having a diameter of 5 mm were charged into a 45 mL zirconia container (manufactured by Fritsch), and 4.95 g of the LPS synthesized above and the binder B-1 dispersion were mixed with a binder B-1 (solid component mass) of 0.25 g / ml. The heterocyclic compound (B) was added in such an amount that the total mass with the heptane of the dispersion liquid of the binder B-1 was 17.0 g. Thereafter, the container was set in a planetary ball mill P-7 manufactured by Fritsch Co., and mixing was continued at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 300 rpm for 2 hours to obtain a solid electrolyte composition S-1.

下記表1に記載の組成に変えた以外は、上記固体電解質組成物S−1と同様の方法で、固体電解質組成物S−2〜S−11、S−13、S−14、S−18〜S−21およびT−1〜T−3を調製した。なお、分散媒体(C)については、表1に記載の質量比となるように添加した。
Solid electrolyte compositions S-2 to S-11, S-13, S-14, and S-18 are manufactured in the same manner as in the solid electrolyte composition S-1 except that the compositions are changed to those shown in Table 1 below. ~ S-21 and T-1 to T-3 were prepared. In addition, about the dispersion medium (C), it added so that it might become the mass ratio of Table 1.

Figure 0006673785
Figure 0006673785

LPS:上記合成した硫化物系無機固体電解質
B−1:上記合成したバインダー
B−2:水素添加スチレン−ブタジエンゴム(JSR社製商品名DYNARON1321P)[組成物中では非粒子状であった。]
2,5−ジメチルTHF:2,5−ジメチルテトラヒドロフラン
2−メチルTHF:2−メチルテトラヒドロフラン
2,5−ジメトキシTHF:2,5−ジメトキシテトラヒドロフラン
TBA:トリn−ブチルアミン
質量比:ヘテロ環化合物(B)と分散媒体(C)との比(ヘテロ環化合物(B)の質量:分散媒体(C)の質量)
分散媒体はいずれの固体電解質組成物も合計17.0g含有させた。
なお、ヘプタン(*)はバインダーB−1の分散液由来のヘプタンを表す。No.S−5の固体電解質組成物のヘプタンは、バインダー分散液由来のヘプタンと、No.S−5の固体電解質組成物調製時に投入したヘプタンの合計量を表す。S−6、9〜11、14および19の組成物も同様である。
LPS: Sulfide-based inorganic solid electrolyte synthesized above B-1: Binder synthesized above B-2: Hydrogenated styrene-butadiene rubber (trade name: DYNARON1321P manufactured by JSR) [Non-particulate in the composition. ]
2,5-dimethyl THF: 2,5-dimethyl tetrahydrofuran 2-methyl THF: 2-methyl tetrahydrofuran 2,5-dimethoxy THF: 2,5-dimethoxy tetrahydrofuran TBA: tri-n-butylamine mass ratio: heterocyclic compound (B) And the ratio of dispersion medium (C) (mass of heterocyclic compound (B): mass of dispersion medium (C))
The dispersion medium contained a total of 17.0 g of any of the solid electrolyte compositions.
In addition, heptane (*) represents heptane derived from the dispersion liquid of the binder B-1. No. Heptane of the solid electrolyte composition of S-5 was the same as heptane derived from the binder dispersion, It represents the total amount of heptane charged during the preparation of the solid electrolyte composition of S-5. The composition of S-6,9~ 11, 1 4 Contact and 19 is similar.

<分散媒体(C)の粘度の測定方法>
ウベローデ粘度計(商品名:ウベローデ粘度計番号2、草野化学社製)を用いて30℃で測定することで分散媒体(C)の粘度を測定した。
<Method of measuring viscosity of dispersion medium (C)>
The viscosity of the dispersion medium (C) was measured by measuring at 30 ° C. using an Ubbelohde viscometer (trade name: Ubbelohde viscometer number 2, manufactured by Kusano Chemical Co., Ltd.).

<分散安定性(沈降性)の評価>
固体電解質組成物を10mmΦ、高さ8cmのガラス試験管に高さ6cmまで加え、25℃で1時間静置した後に分離した上澄みの高さを測ることで分散安定性を目視で下記評価基準により評価した。評価基準「3」以上が合格である。結果を後記表2に示す。
−評価基準−
5:上澄みの高さ/全量の高さ<0.07
4:0.07≦上澄みの高さ/全量の高さ<0.15
3:0.15≦上澄みの高さ/全量の高さ<0.3
2:0.3≦上澄みの高さ/全量の高さ<0.5
1:0.5≦上澄みの高さ/全量の高さ
[全量:スラリーである固体電解質組成物全量、上澄み:固体電解質組成物の固形成分が沈降して生成した上澄み液]
<Evaluation of dispersion stability (settling property)>
The solid electrolyte composition was added to a glass test tube having a diameter of 10 mmΦ and a height of 8 cm up to a height of 6 cm, allowed to stand at 25 ° C. for 1 hour, and then measured for the height of the separated supernatant. evaluated. The evaluation criterion “3” or more passes. The results are shown in Table 2 below.
-Evaluation criteria-
5: supernatant height / total height <0.07
4: 0.07 ≦ height of supernatant / height of total volume <0.15
3: 0.15 ≦ supernatant height / total height <0.3
2: 0.3 ≦ height of supernatant / height of total volume <0.5
1: 0.5 ≦ the height of the supernatant / the height of the total amount [total amount: the total amount of the solid electrolyte composition as a slurry, and the supernatant: the supernatant liquid generated by the solid components of the solid electrolyte composition settling out]

(全固体二次電池用固体電解質シートの作製例)
上記で得られた各固体電解質組成物を厚み20μmのアルミ箔上に、アプリケーター(商品名:SA−201ベーカー式アプリケーター、テスター産業社製)により塗布し、80℃で2時間加熱し、固体電解質組成物を乾燥させた。その後、ヒートプレス機を用いて、120℃の温度及び600MPaの圧力で10秒間、乾燥させた固体電解質組成物を加熱及び加圧し、各全固体二次電池用固体電解質シートNo.101〜111、113、114、118〜121及びc11〜c13を得た。固体電解質層の膜厚は100μmであった。
作製した全固体二次電池用固体電解質シートについて、以下の試験を行い、結果を後記表2に記載した。なお、表2では、全固体二次電池用固体電解質シートNo.をシートNo.と記載している。
(Example of manufacturing solid electrolyte sheet for all-solid secondary battery)
Each of the solid electrolyte compositions obtained above was applied on an aluminum foil having a thickness of 20 μm using an applicator (trade name: SA-201 Baker type applicator, manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.), and heated at 80 ° C. for 2 hours to obtain a solid electrolyte. The composition was dried. Thereafter, the dried solid electrolyte composition was heated and pressed at a temperature of 120 ° C. and a pressure of 600 MPa for 10 seconds using a heat press machine, and the solid electrolyte sheet No. for each all-solid-state secondary battery was heated. 101 to 111, 113, 114, 118 to 121 and c11 to c13 were obtained. The thickness of the solid electrolyte layer was 100 μm.
The following tests were performed on the prepared solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery, and the results are shown in Table 2 below. In Table 2, in the solid electrolyte sheet No. for the all solid state secondary battery, Of the sheet No. It is described.

<イオン伝導度の測定>
上記で得られた全固体二次電池用固体電解質シートを直径14.5mmの円板状に切り出し、この全固体二次電池用固体電解質シート12を図2に示す2032型コインケース11に入れた。具体的には、直径15mmの円板状に切り出したアルミ箔(図2に図示しない)を固体電解質層と接触させ、スペーサーとワッシャー(ともに図2において図示しない)を組み込んで、ステンレス製の2032型コインケース11に入れた。2032型コインケース11をかしめることでイオン伝導度測定用治具13を作製した。
<Measurement of ionic conductivity>
The solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery obtained above was cut into a disc shape having a diameter of 14.5 mm, and the solid electrolyte sheet 12 for an all-solid secondary battery was placed in a 2032 type coin case 11 shown in FIG. . Specifically, an aluminum foil (not shown in FIG. 2) cut into a disk shape having a diameter of 15 mm is brought into contact with the solid electrolyte layer, and a spacer and a washer (both not shown in FIG. 2) are incorporated. It was put in the coin case 11. By crimping the 2032 type coin case 11, a jig 13 for measuring ion conductivity was produced.

上記で得られたイオン伝導度測定用治具を用いて、イオン伝導度を測定した。具体的には、30℃の恒温槽中、SOLARTRON社製 1255B FREQUENCY RESPONSE ANALYZER(商品名)を用いて電圧振幅5mV、周波数1MHz〜1Hzまで交流インピーダンス測定した。これにより試料の膜厚方向の抵抗を求め、下記式(1)により計算して求めた。評価基準「3」以上が合格である。結果を後記表2に示す。
イオン伝導度(mS/cm)=
1000×試料膜厚(cm)/(抵抗(Ω)×試料面積(cm))・・・式(1)
−評価基準−
5:0.4mS/cm以上
4:0.3mS/cm以上0.4mS/cm未満
3:0.2mS/cm以上0.3mS/cm未満
2:0.1mS/cm以上0.2mS/cm未満
1:0.1mS/cm未満
The ionic conductivity was measured using the ionic conductivity measuring jig obtained above. Specifically, in a 30 ° C. constant temperature bath, AC impedance was measured at a voltage amplitude of 5 mV and a frequency of 1 MHz to 1 Hz using 1255B FREQUENCY RESPONSE ANALYZER (trade name) manufactured by SOLARTRON. Thus, the resistance in the film thickness direction of the sample was obtained and calculated by the following equation (1). The evaluation criterion “3” or more passes. The results are shown in Table 2 below.
Ion conductivity (mS / cm) =
1000 × sample thickness (cm) / (resistance (Ω) × sample area (cm 2 )) formula (1)
-Evaluation criteria-
5: 0.4 mS / cm or more 4: 0.3 mS / cm or more and less than 0.4 mS / cm 3: 0.2 mS / cm or more and less than 0.3 mS / cm 2: 0.1 mS / cm or more and less than 0.2 mS / cm 1: Less than 0.1 mS / cm

<結着性の評価>
全固体二次電池用固体電解質シートを直径15mmの円板状に切り出し、切り出したシートにおける固体電解質層の表面部(観察領域500μm×500μm)を検査用光学顕微鏡(エクリプスCi(商品名)、ニコン社製)で観察して、固体電解質層の欠けや割れ、ヒビの有無、及び、固体電解質層のアルミ箔(集電体)からの剥がれの有無を、以下の評価基準で評価した。評価基準「2」以上が合格である。結果を後記表2に示す。
−評価基準−
5:欠陥(欠け、割れ、ヒビ、剥がれ)が全く見られなかった。
4:欠陥部分の面積が、観測対象となる全面積のうち0%超20%以下
3:欠陥部分の面積が、観測対象となる全面積のうち20%超40%以下
2:欠陥部分の面積が、観測対象となる全面積のうち40%超70%以下
1:欠陥部分の面積が、観測対象となる全面積のうち70%超
<Evaluation of binding property>
A solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery is cut into a disk having a diameter of 15 mm, and the surface portion (observation area 500 μm × 500 μm) of the solid electrolyte layer in the cut sheet is inspected by an optical microscope for inspection (Eclipse Ci (trade name), Nikon And the presence or absence of cracks, cracks, and cracks in the solid electrolyte layer, and the presence or absence of peeling of the solid electrolyte layer from the aluminum foil (current collector) were evaluated according to the following evaluation criteria. Evaluation criteria "2" or higher are passed. The results are shown in Table 2 below.
-Evaluation criteria-
5: No defect (chip, crack, crack, peeling) was observed.
4: The area of the defective portion is more than 0% and not more than 20% of the total area to be observed. 3: The area of the defective portion is more than 20% and not more than 40% of the entire area to be observed. Is more than 40% and less than 70% of the total area to be observed 1: The area of the defective portion is more than 70% of the total area to be observed

Figure 0006673785
Figure 0006673785

表2から明らかなように、本発明の規定を満たさない固体電解質組成物は分散安定性が不合格であった。また、本発明の規定を満たさない固体電解質組成物から形成した全固体二次電池用固体電解質シートは、結着性が不合格であった。なお、無機固体電解質は、THFに対する溶解性が低いため、No.c13において結着性が不合格であったと考えられる。さらに、No.c11およびc13では、イオン伝導度が不合格であった。
これに対して、本発明の固体電解質組成物はいずれも分散安定性に優れた。また、本発明の固体電解質組成物を用いて形成した全固体二次電池用固体電解質シートは、イオン伝導度および結着性が合格であった。
As is clear from Table 2, the solid electrolyte compositions that do not satisfy the requirements of the present invention failed in dispersion stability. In addition, the solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery formed from the solid electrolyte composition not satisfying the requirements of the present invention failed the binding property. The inorganic solid electrolyte has low solubility in THF. It is considered that the binding property was unacceptable in c13. In addition, No. In c11 and c13, the ionic conductivity was rejected.
In contrast, all of the solid electrolyte compositions of the present invention were excellent in dispersion stability. The solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery formed using the solid electrolyte composition of the present invention passed the ionic conductivity and the binding property.

<正極用組成物U−1の調製>
ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、LPSを2.9g、バインダーB−1分散液を、バインダーB−1(固形成分質量)が0.1gになる量、ヘテロ環化合物(B)を、バインダーB−1分散液のヘプタンとの合計質量が22gになる量投入した。その後に、フリッチュ社製遊星ボールミルP−7(商品名)に容器をセットし、25℃で、回転数300rpmで2時間攪拌した。その後、活物質としてNMC(日本化学工業社製)7.0gを投入し、同様に、遊星ボールミルP−7に容器をセットし、25℃、回転数100rpmで15分間混合を続け、正極用組成物U−1を得た。
<Preparation of positive electrode composition U-1>
180 zirconia beads having a diameter of 5 mm are put into a 45-mL zirconia container (manufactured by Fritsch), 2.9 g of LPS, 0.1 g of binder B-1 dispersion liquid, and 0.1 g of binder B-1 (solid component mass). The heterocyclic compound (B) was added in such an amount that the total mass of the binder B-1 dispersion and heptane was 22 g. Thereafter, the container was set in a planetary ball mill P-7 (trade name) manufactured by Fritsch, and the mixture was stirred at 25 ° C. at 300 rpm for 2 hours. Thereafter, 7.0 g of NMC (manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.) was charged as an active material, and similarly, a container was set in a planetary ball mill P-7, and mixing was continued for 15 minutes at 25 ° C. and a rotation speed of 100 rpm to obtain a positive electrode composition. The product U-1 was obtained.

下記表3に記載の組成に変えた以外は、上記正極用組成物U−1と同様の方法で、正極用組成物U−2〜U−11およびV−1〜V−3を調製した。   Positive electrode compositions U-2 to U-11 and V-1 to V-3 were prepared in the same manner as in the positive electrode composition U-1, except that the composition was changed to the composition shown in Table 3 below.

Figure 0006673785
Figure 0006673785

<表の注>
NMC:LiNi1/3Co1/3Mn1/3(ニッケルマンガンコバルト酸リチウム)
LPS:上記合成した硫化物系無機固体電解質
B−1:上記合成したバインダー
B−2:水素添加スチレン−ブタジエンゴム(JSR社製商品名DYNARON1321P)
2,5−ジメチルTHF:2,5−ジメチルテトラヒドロフラン
2−メチルTHF:2−メチルテトラヒドロフラン
TBA:トリn−ブチルアミン
質量比:ヘテロ環化合物(B)と分散媒体(C)との比(ヘテロ環化合物(B)の質量:分散媒体(C)の質量)
分散媒体はいずれの固体電解質組成物も合計22g含有させた。
<Notes in the table>
NMC: LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (lithium nickel manganese cobaltate)
LPS: Sulfide-based inorganic solid electrolyte synthesized above B-1: Binder synthesized above B-2: Hydrogenated styrene-butadiene rubber (DYNARON1321P manufactured by JSR)
2,5-dimethyl THF: 2,5-dimethyl tetrahydrofuran 2-methyl THF: 2-methyl tetrahydrofuran TBA: tri-n-butylamine mass ratio: ratio of heterocyclic compound (B) to dispersion medium (C) (heterocyclic compound (B) mass: Dispersion medium (C) mass)
The dispersion medium contained a total of 22 g of any of the solid electrolyte compositions.

<全固体二次電池用正極シートの作製>
上記で得られた正極用組成物U−1を厚み20μmのアルミ箔上に、ベーカー式アプリケーター(商品名SA−201、テスター産業社製)により塗布し、80℃2時間加熱し、正極用組成物を乾燥させた。その後、ヒートプレス機を用いて、乾燥させた正極用組成物U−1を加熱(80℃)しながら加圧(600MPa、1分)し、膜厚80μmの正極活物質層を有する全固体二次電池用正極シートを作製した。
次いで、得られた正極活物質層上に、固体電解質組成物S−1を、上記ベーカー式アプリケーターにより塗布し、80℃2時間加熱し、固体電解質組成物を乾燥させた。その後、ヒートプレス機を用いて、乾燥させた固体電解質組成物S−1を加熱(80℃)しながら加圧(600MPa、10秒)し、膜厚30μmの固体電解質層を備えた全固体二次電池用正極シートを作製した。
<Preparation of positive electrode sheet for all-solid secondary battery>
The composition U-1 for a positive electrode obtained above was applied on a 20-μm-thick aluminum foil using a baker-type applicator (trade name: SA-201, manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.), and heated at 80 ° C. for 2 hours to prepare a composition for a positive electrode. The material was dried. Thereafter, the dried positive electrode composition U-1 was heated (80 ° C.) while applying pressure (600 MPa, 1 minute) using a heat press machine to obtain an all-solid two-layer material having a positive electrode active material layer having a thickness of 80 μm. A positive electrode sheet for a secondary battery was prepared.
Next, the solid electrolyte composition S-1 was applied on the obtained positive electrode active material layer using the above-mentioned baker-type applicator, and heated at 80 ° C. for 2 hours to dry the solid electrolyte composition. Thereafter, using a heat press, the dried solid electrolyte composition S-1 was heated (80 ° C.) and pressurized (600 MPa, 10 seconds) to form an all-solid electrolyte having a 30 μm-thick solid electrolyte layer. A positive electrode sheet for a secondary battery was prepared.

<全固体二次電池の作製>
上記で得られた全固体二次電池用正極シートを直径14.5mmの円板状に切り出し、スペーサーとワッシャーを組み込んだステンレス製の2032型コインケース11に入れ、固体電解質層上に15mmφに切り出したインジウム箔を重ねた。その上にさらにステンレス箔を重ねた後、2032型コインケース11をかしめることで、図2に示す全固体二次電池No.201を作製した。
このようにして製造した全固体二次電池は、図1に示す層構成を有する。
正極活物質層および固体電解質層を形成するための組成物をそれぞれ後記表4の組成物に変えた以外は、全固体二次電池No.201と同様にして、全固体二次電池No.202〜211およびc21〜c23を作製した。
<Preparation of all solid state secondary battery>
The positive electrode sheet for an all-solid secondary battery obtained above was cut into a disk shape having a diameter of 14.5 mm, placed in a stainless steel 2032 type coin case 11 incorporating a spacer and a washer, and cut into 15 mmφ on the solid electrolyte layer. Stacked indium foil. After further laminating a stainless steel foil thereon, the 2032 type coin case 11 is swaged to form an all solid secondary battery No. shown in FIG. 201 was produced.
The all-solid-state secondary battery manufactured as described above has a layer configuration shown in FIG.
All solid-state secondary batteries No. 1 and 2 except that the compositions for forming the positive electrode active material layer and the solid electrolyte layer were respectively changed to the compositions shown in Table 4 below. In the same manner as in No. 201, the all solid state secondary battery No. 202 to 211 and c21 to c23 were produced.

<抵抗の評価>
上記で得られた全固体二次電池の抵抗を東洋システム社製充放電評価装置TOSCAT−3000(商品名)により評価した。充電は電流密度0.1mA/cmで電池電圧が3.6Vに達するまで行なった。放電は電流密度0.2mA/cmで電池電圧が2.5Vに達するまで行った。これを繰り返し、3サイクル目の5mAh/g(活物質質量1g当たりの電気量)放電後の電池電圧を以下の基準で読み取り、抵抗を評価した。電池電圧が高いほど低抵抗であることを示す。評価基準「3」以上が合格である。結果を後記表4に示す。
<Evaluation of resistance>
The resistance of the all-solid secondary battery obtained above was evaluated using a charge / discharge evaluation device TOSCAT-3000 (trade name) manufactured by Toyo System Co., Ltd. Charging was performed at a current density of 0.1 mA / cm 2 until the battery voltage reached 3.6 V. The discharge was performed at a current density of 0.2 mA / cm 2 until the battery voltage reached 2.5 V. This was repeated, and the battery voltage after the discharge of 5 mAh / g (electric quantity per 1 g of active material mass) at the third cycle was read according to the following criteria to evaluate the resistance. The higher the battery voltage, the lower the resistance. The evaluation criterion “3” or more passes. The results are shown in Table 4 below.

<評価基準>
5:3.4V以上
4:3.2V以上3.4V未満
3:2.9V以上3.2V未満
2:2.9V未満
1:充放電できず
<Evaluation criteria>
5: 3.4 V or more 4: 3.2 V or more and less than 3.4 V 3: 2.9 V or more and less than 3.2 V 2: Less than 2.9 V 1: Cannot be charged and discharged

<放電容量維持率(サイクル特性)の評価>
上記で得られた全固体二次電池の放電容量維持率を東洋システム社製充放電評価装置TOSCAT−3000(商品名)により測定した。充電は電流密度0.1mA/cmで電池電圧が3.6Vに達するまで行った。放電は電流密度0.1mA/cmで電池電圧が2.5Vに達するまで行った。上記条件で3サイクル充放電を繰り返すことで初期化を行った。初期化後1サイクル目の放電容量を100%とし、放電容量維持率が80%に達した際のサイクル数を以下の基準で評価を実施した。評価基準「3」以上が合格である。結果を後記表4に示す。
6:300サイクル以上
5:180サイクル以上300サイクル未満
4:100サイクル以上180サイクル未満
3:60サイクル以上100サイクル未満
2:20サイクル以上60サイクル未満
1:20サイクル未満
<Evaluation of discharge capacity retention rate (cycle characteristics)>
The discharge capacity retention rate of the all-solid secondary battery obtained above was measured using a charge / discharge evaluation device TOSCAT-3000 (trade name) manufactured by Toyo System Corporation. Charging was performed at a current density of 0.1 mA / cm 2 until the battery voltage reached 3.6 V. The discharge was performed at a current density of 0.1 mA / cm 2 until the battery voltage reached 2.5 V. Initialization was performed by repeating charge and discharge for three cycles under the above conditions. The discharge capacity in the first cycle after the initialization was set to 100%, and the number of cycles when the discharge capacity retention ratio reached 80% was evaluated based on the following criteria. The evaluation criterion “3” or more passes. The results are shown in Table 4 below.
6: 300 cycles or more 5: 180 cycles or more and less than 300 cycles 4: 100 cycles or more and less than 180 cycles 3: 60 cycles or more and less than 100 cycles 2: 20 cycles or more and less than 60 cycles 1: less than 20 cycles

Figure 0006673785
Figure 0006673785

<表の注>
分散安定性:正極用組成物の分散安定性を示す。
負極層はインジウム箔である。
<Notes in the table>
Dispersion stability: Shows the dispersion stability of the positive electrode composition.
The negative electrode layer is an indium foil.

各層を構成するシート中のヘテロ環化合物(B)の含有割合は、いずれのシートにおいても、全質量中1ppm以上10000ppm以下であった。なお、含有割合の測定は上述の方法により行った。   The content of the heterocyclic compound (B) in the sheets constituting each layer was 1 ppm or more and 10000 ppm or less based on the total mass of all the sheets. Note that the content ratio was measured by the above-described method.

表4から明らかなように、本発明の規定を満たさない、No.V−1〜3の正極用組成物はいずれも分散安定性が不合格であった。また、本発明の規定を満たさない正極用組成物および固体電解質組成物を用いて正極層および固体電解質層を形成したNo.c21〜c23の全固体二次電池は、サイクル特性が不合格であった。
これに対して、本発明の規定を満たす、No.U−1〜6、8および9の正極用組成物はいずれも分散安定性に優れた。さらに、本発明の規定を満たす正極用組成物および固体電解質組成物を用いて正極層および固体電解質層を形成したNo.201〜206、208および209の全固体二次電池は、いずれも抵抗およびサイクル特性が合格レベルであった。
特に、No.203と207の結果から、式(S−0)で表されるヘテロ環化合物(B)において、ヘテロ原子と結合するヘテロ環構成原子2つに置換基を有することでより抵抗が抑制され、サイクル特性がより向上したことが分かる。また、No.208と210の結果から、式(S−1)で表されるヘテロ環化合物(B)において、ヘテロ原子と結合するヘテロ環構成原子2つに置換基を有することでより抵抗が抑制され、サイクル特性がさらに向上したことが分かる。
また、No.209の全固体二次電池に対して、No.208の全固体二次電池の結果が優れたのは、式(S−1)で表されるヘテロ環化合物(B)において、ヘテロ原子と結合するヘテロ環構成原子が有するメチル基が塩素原子よりも無機固体電解質との反応性が低いためと考えられる。
As is clear from Table 4, No. 1 does not satisfy the requirements of the present invention. Each of the positive electrode compositions V-1 to V-3 failed the dispersion stability. In addition, the positive electrode layer and the solid electrolyte layer were formed using the positive electrode composition and the solid electrolyte composition that did not satisfy the requirements of the present invention. The cycle characteristics of the all solid state secondary batteries c21 to c23 were rejected.
On the other hand, No. 1 satisfying the requirements of the present invention. All of the compositions for positive electrodes of U-1 to 6, 8, and 9 were excellent in dispersion stability. Further, the positive electrode layer and the solid electrolyte layer were formed using the positive electrode composition and the solid electrolyte composition satisfying the requirements of the present invention. All of the solid-state secondary batteries 201 to 206, 208, and 209 had acceptable levels of resistance and cycle characteristics.
In particular, no. From the results of 203 and 207, in the heterocyclic compound (B) represented by the formula (S-0), the resistance was further suppressed by having a substituent on two of the heterocyclic constituent atoms bonded to the heteroatom, and It can be seen that the characteristics have been further improved. In addition, No. From the results of 208 and 210, in the heterocyclic compound (B) represented by the formula (S-1), the resistance is more suppressed by having a substituent on two of the heterocyclic constituent atoms bonded to the heteroatoms, and It can be seen that the characteristics have been further improved.
In addition, No. No. 209 for the all solid state secondary battery. The result of the all-solid-state secondary battery of No. 208 was excellent because the heterocyclic compound (B) represented by the formula (S-1) had a methyl group contained in the heterocyclic constituent atom bonded to the heteroatom more than a chlorine atom. This is considered to be due to low reactivity with the inorganic solid electrolyte.

表2のシートNo.101〜111、113および114の固体電解質組成物において、LPSに変えてLi0.33La0.55TiOを用いた以外同様にして、試験を実施した。その結果、優れた性能を発揮することを確認した。
また、LPSに変えてLi0.33La0.55TiOを用いた以外は、表4の電池No.201〜211の全固体二次電池と同様にして、作製した全固体二次電池は、優れた性能を発揮することを確認した。
Sheet No. of Table 2 In the solid electrolyte compositions 101 to 111, 113 and 114 , tests were carried out in the same manner except that Li 0.33 La 0.55 TiO 3 was used instead of LPS. As a result, it was confirmed that excellent performance was exhibited.
In addition, except that Li 0.33 La 0.55 TiO 3 was used instead of LPS, the battery Nos. It was confirmed that the manufactured all-solid-state secondary battery exhibited excellent performance in the same manner as the all-solid-state secondary batteries 201 to 211.

1 負極集電体
2 負極活物質層
3 固体電解質層
4 正極活物質層
5 正極集電体
6 作動部位
10 全固体二次電池
11 2032型コインケース
12 全固体二次電池用シート
13 イオン伝導度測定用治具または全固体二次電池

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Negative electrode current collector 2 Negative electrode active material layer 3 Solid electrolyte layer 4 Positive electrode active material layer 5 Positive electrode collector 6 Working part 10 All solid secondary battery 11 2032 type coin case 12 Sheet for all solid secondary battery 13 Ion conductivity Measurement jig or all-solid secondary battery

Claims (14)

周期律表第1族または第2族に属する金属のイオンの伝導性を有する無機固体電解質(A)と、下記式(S−0)または(S−1)で表されるヘテロ環化合物(B)と、LogP値2.0以上の分散媒体(C)とを含有し、前記分散媒体(C)が、ケトン化合物、アルコール化合物、ハロゲン化合物、炭化水素化合物、芳香族化合物、アミン化合物、エステル化合物またはカーボネート化合物である固体電解質組成物。
Figure 0006673785
式中、αは4〜10員のヘテロ環を示し、X11は酸素原子を示し、Y11およびY12は、各々独立に環α構成原子を示し、R11およびR12は、各々独立に置換基を示し、n1は0または1である。RD0は環α構成原子と結合している置換基を示し、d0は0以上の整数を示す。d0が2以上の場合、複数のRD0は同じでも異なってもよく、隣接する環α構成原子に結合するRD0同士が互いに結合して、環を形成してもよい。ただし、αは5員の芳香族性のヘテロ環ではない。
Figure 0006673785
式中、Y13およびY14は各々独立に環α2構成原子を示し、R13、R14、RD1およびd1は、式(S−0)におけるR11、R12、RD0およびd0とそれぞれ同義である。n2およびn3は、1である。αは4〜10員のヘテロ環を示し、X01は、窒素原子、リン原子、硫黄原子、ケイ素原子、ヒ素原子もしくはセレン原子、または、窒素原子、リン原子、硫黄原子、ケイ素原子、ヒ素原子もしくはセレン原子を含有する2価の基を示す。ただし、αは5員の芳香族性のヘテロ環ではない。
An inorganic solid electrolyte (A) having ion conductivity of a metal belonging to Group 1 or 2 of the periodic table; and a heterocyclic compound (B) represented by the following formula (S-0) or (S-1) ) And a dispersion medium (C) having a LogP value of 2.0 or more, wherein the dispersion medium (C) is a ketone compound, an alcohol compound, a halogen compound, a hydrocarbon compound, an aromatic compound, an amine compound, or an ester compound. Or a solid electrolyte composition which is a carbonate compound.
Figure 0006673785
In the formula, α represents a 4- to 10-membered heterocyclic ring, X 11 represents an oxygen atom, Y 11 and Y 12 each independently represent a ring α-constituting atom, and R 11 and R 12 each independently represent Represents a substituent, and n1 is 0 or 1. R D0 represents a substituent bonded to the ring α-constituting atom, and d0 represents an integer of 0 or more. When d0 is 2 or more, a plurality of R D0s may be the same or different, and R D0s bonded to adjacent ring α-constituting atoms may be bonded to each other to form a ring. However, α is not a 5-membered aromatic heterocycle.
Figure 0006673785
Wherein, Y 13 and Y 14 each independently represent a ring alpha 2 constituting atom, R 13, R 14, R D1 and d1 are the R 11, R 12, R D0 and d0 in formula (S-0) Each is synonymous. n2 and n3 are 1 . α 2 represents a 4- to 10-membered heterocyclic ring, and X 01 represents a nitrogen atom, phosphorus atom, sulfur atom, silicon atom, arsenic atom or selenium atom, or nitrogen atom, phosphorus atom, sulfur atom, silicon atom, arsenic atom. It represents a divalent group containing an atom or a selenium atom. However, alpha 2 is not a 5-membered aromatic heterocycle.
前記ヘテロ環化合物(B)が下記式(S−20)または(S−21)で表される請求項1に記載の固体電解質組成物。
Figure 0006673785
式中、βは5〜8員のヘテロ環を示し、X20は酸素原子を示し、Y21およびY22は、各々独立に環β構成原子を示し、R21およびR22は、各々独立に置換基を示す。RD20は、環β構成原子と結合している置換基を示し、d20は0以上6以下の整数を示す。d20が2以上の場合、複数のRD20は同じでも異なってもよく、隣接する環β構成原子に結合するRD20同士が互いに結合して、環を形成してもよい。ただし、βは5員の芳香族性のヘテロ環ではない。
Figure 0006673785
式中、βは5〜8員のヘテロ環を示し、X21は窒素原子、硫黄原子、−NH−または−S(O)−を示し、Y23およびY24は、各々独立に環β構成原子を示し、R23およびR24は各々独立に置換基を示す。RD21は、環β構成原子と結合している置換基を示し、d21は0以上6以下の整数を示す。d21が2以上の場合、複数のRD21は同じでも異なってもよく、隣接する環β構成原子に結合するRD21同士が互いに結合して、環を形成してもよい。ただし、βは5員の芳香族性のヘテロ環ではない。
The solid electrolyte composition according to claim 1, wherein the heterocyclic compound (B) is represented by the following formula (S-20) or (S-21).
Figure 0006673785
In the formula, β represents a 5- to 8-membered heterocyclic ring, X 20 represents an oxygen atom, Y 21 and Y 22 each independently represent a ring β-constituting atom, and R 21 and R 22 each independently represent Shows a substituent. R D20 represents a substituent bonded to a ring β-constituting atom, and d20 represents an integer of 0 or more and 6 or less. When d20 is 2 or more, a plurality of RD20s may be the same or different, and RD20s bonded to adjacent ring β-constituting atoms may be bonded to each other to form a ring. However, β is not a 5-membered aromatic heterocycle.
Figure 0006673785
In the formula, β 2 represents a 5- to 8-membered heterocyclic ring, X 21 represents a nitrogen atom, a sulfur atom, —NH— or —S (O 2 ) —, and Y 23 and Y 24 each independently represent a ring. β 2 represents a constituent atom, and R 23 and R 24 each independently represent a substituent. R D21 represents a substituent attached with the ring beta 2 constituting atom, d21 represents an integer of 0 to 6. If d21 is 2 or more, plural R D21 may be the same or different, bonded to each other R D21 bonded to the adjacent ring beta 2 constituent atoms together may form a ring. However, β 2 is not a 5-membered aromatic heterocycle.
前記ヘテロ環化合物(B)が下記式(S−31)、(S−32)および(S−34)いずれかで表される請求項2に記載の固体電解質組成物。
Figure 0006673785
式中、X31およびX33は各々独立に、酸素原子、硫黄原子、−NH−または−S(O)−を示し、R31〜R34、R37およびR38は各々独立に、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基または炭素数2〜3のアルケニル基を示す。
前記アルキル基、前記アルコキシ基および前記アルケニル基は、フッ素原子、塩素原子および/または臭素原子を有してもよい。
The solid electrolyte composition according to claim 2, wherein the heterocyclic compound (B) is represented by any of the following formulas (S-31), (S-32), and (S-34).
Figure 0006673785
In the formula, X 31 and X 33 each independently represent an oxygen atom, a sulfur atom, —NH— or —S (O 2 ) —, and R 31 to R 34 , R 37 and R 38 each independently represent fluorine It represents an atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms.
The alkyl group, the alkoxy group and the alkenyl group may have a fluorine atom, a chlorine atom and / or a bromine atom.
前記LogP値2.0以上の分散媒体(C)が、炭化水素化合物または芳香族化合物である請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体電解質組成物。   The solid electrolyte composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the dispersion medium (C) having a LogP value of 2.0 or more is a hydrocarbon compound or an aromatic compound. 前記LogP値2.0以上の分散媒体(C)の30℃における粘度が、0.8mPa・S以上である請求項1〜4のいずれか1項に記載の固体電解質組成物。   The solid electrolyte composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the dispersion medium (C) having a LogP value of 2.0 or more has a viscosity at 30 ° C of 0.8 mPa · S or more. 前記ヘテロ環化合物(B)に対する前記LogP値2.0以上の分散媒体(C)の質量比が1:4〜1:100である請求項1〜5のいずれか1項に記載の固体電解質組成物。   The solid electrolyte composition according to any one of claims 1 to 5, wherein a mass ratio of the dispersion medium (C) having a LogP value of 2.0 or more to the heterocyclic compound (B) is 1: 4 to 1: 100. Stuff. ポリマー粒子(D)を含有する請求項1〜6のいずれか1項に記載の固体電解質組成物。   The solid electrolyte composition according to any one of claims 1 to 6, comprising a polymer particle (D). 前記無機固体電解質(A)が下記式(1)で表される請求項1〜7のいずれか1項に記載の固体電解質組成物。
a1b1c1d1e1 式(1)
式中、LはLi、Na及びKから選択される元素を示す。Mは、B、Zn、Sn、Si、Cu、Ga、Sb、Al及びGeから選択される元素を示す。Aは、I、Br、Cl及びFから選択される元素を示す。a1〜e1は各元素の組成比を示し、a1:b1:c1:d1:e1は1〜12:0〜5:1:2〜12:0〜10を満たす。
The solid electrolyte composition according to any one of claims 1 to 7, wherein the inorganic solid electrolyte (A) is represented by the following formula (1).
L a1 M b1 P c1 S d1 A e1 formula (1)
In the formula, L represents an element selected from Li, Na and K. M represents an element selected from B, Zn, Sn, Si, Cu, Ga, Sb, Al and Ge. A represents an element selected from I, Br, Cl and F. a1 to e1 indicate the composition ratio of each element, and a1: b1: c1: d1: e1 satisfies 1 to 12: 0 to 5: 1: 2 to 12: 0 to 10.
活物質(E)を含有する請求項1〜8のいずれか1項に記載の固体電解質組成物。   The solid electrolyte composition according to any one of claims 1 to 8, further comprising an active material (E). 前記活物質(E)が金属酸化物である請求項9に記載の固体電解質組成物。   The solid electrolyte composition according to claim 9, wherein the active material (E) is a metal oxide. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の固体電解質組成物で形成した層を有する固体電解質含有シートであって、
該層中における前記ヘテロ環化合物(B)の含有量が1ppm以上10000ppm以下である固体電解質含有シート。
A solid electrolyte-containing sheet having a layer formed of the solid electrolyte composition according to any one of claims 1 to 10,
A solid electrolyte-containing sheet wherein the content of the heterocyclic compound (B) in the layer is from 1 ppm to 10,000 ppm.
正極活物質層、負極活物質層および固体電解質層を具備する全固体二次電池であって、
前記正極活物質層、前記負極活物質層および前記固体電解質層の少なくとも1つの層が、請求項11に記載の固体電解質含有シートである全固体二次電池。
An all-solid secondary battery including a positive electrode active material layer, a negative electrode active material layer, and a solid electrolyte layer,
An all-solid secondary battery in which at least one of the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer, and the solid electrolyte layer is the solid electrolyte-containing sheet according to claim 11.
請求項1〜10のいずれか1項に記載の固体電解質組成物を基材上に適用し、製膜する工程を含む固体電解質含有シートの製造方法。   A method for producing a solid electrolyte-containing sheet, comprising applying the solid electrolyte composition according to any one of claims 1 to 10 onto a substrate and forming a film. 請求項13に記載の製造方法を介して、全固体二次電池を製造する全固体二次電池の製造方法。
A method for manufacturing an all-solid secondary battery, which manufactures an all-solid secondary battery through the manufacturing method according to claim 13.
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