
技术摘要:
本发明提供一种固体电解质组合物及其制造方法、含固体电解质的片材及全固态二次电池用电极片及全固态二次电池的制造方法,所述固体电解质组合物含有无机固体电解质及分散介质(A),其中,分散介质(A)包含酮化合物(A1)和选自具有与酮化合物(A1)不同的化学结构的酮化合物( 全部
背景技术:
锂离子二次电池为具有负极、正极及夹在负极与正极之间的电解质,并且能够使 锂离子在2个电极之间往复移动以进行充电和放电的蓄电池。以往,在锂离子二次电池中, 使用有机电解液作为电解质。然而,有机电解液容易产生液体泄漏,并且由于过充电或过放 电而有可能在电池内部发生短路并被点燃,因此需要更加提高安全性和可靠性。 在这种情况下,使用固体电解质来代替有机电解液的全固态二次电池备受关注。 在全固态二次电池中,所有的负极、电解质及正极均由固体构成,能够大幅度改善作为使用 了有机电解液的电池的课题的安全性或可靠性。 根据如上所述的各优点,正在进行作为下一代的锂离子电池的全固态二次电池的 研究开发,并对形成全固态二次电池的结构层的材料也进行了研究。例如可以举出形成全 固态二次电池的固体电解质层或构成电极(负极及正极)的电极活性物质层的组合物(浆 液)。用于形成固体电解质层的浆液通常为使用各种分散介质适当地分散无机固体电解质 以及粘合剂等作为形成该层的必要成分而获得的浆液,用于形成电极活性物质层的浆液为 除了无机固体电解质以外进一步分散活性物质等而获得的浆液(专利文献1~3)。 以往技术文献 专利文献 专利文献1:国际公开第2014/051032号 专利文献2:日本特开2012-212652号公报 专利文献3:日本特开2016-139511号公报
技术实现要素:
发明要解决的技术课题 在上述组合物中,分散质的分散稳定性(维持稳定的分散状态的特性)成为对电池 的特性或制造时的稳定性的重要指标。无机固体电解质的分散介质为了防止无机固体电解 质表面的劣化及分解,通常可以使用低含水率的分散介质或非水分散介质或者非极性或低 极性的分散介质等。但是,针对在抑制固体电解质的劣化及分解的同时稳定地分散固体电 解质组合物,存在改善空间。 在固体电解质组合物中,用于形成正极活性物质层的组合物通常使用导电助剂。 导电助剂与无机固体电解质及活性物质相比通常疏水性高,且针对分散介质的分散行为与 无机固体电解质及活性物质不同。因此,在含有导电助剂的组合物中,在抑制无机固体电解 质的劣化及分解的同时,使无机固体电解质及活性物质与导电助剂分别以良好的分散性 4 CN 111602272 A 说 明 书 2/37 页 (无需使其凝聚)分散于上述分散介质中变得更加困难。在组合物中,若无机固体电解质、活 性物质及导电助剂中的任一个分散性不充分,则所形成的电极活性物质层的传导率降低, 从而无法制造显示高电池容量的全固态二次电池。尤其,优选用作导电助剂的碳质材料容 易凝聚,因此针对含有碳质材料作为导电助剂的组合物的分散性,进一步存在改善空间。 本发明的课题在于提供一种固体电解质组合物及其优选的制造方法,所述固体电 解质组合物能够通过用作形成全固态二次电池的固体电解质层的材料来制造显示优异的 电池容量的全固态二次电池。并且,本发明的课题在于提供一种具有由该固体电解质组合 物构成的层的含固体电解质的片材。而且,本发明的课题在于提供一种使用了上述固体电 解质组合物的全固态二次电池用电极片及全固态二次电池的制造方法。 用于解决技术课题的手段 本发明人等反复进行了各种各样的研究,其结果,发现了优选以规定的含量含有 选自具有与作为分散介质的酮化合物不同的化学结构的另一酮化合物及醇化合物中的至 少1种化合物的分散介质在不会使无机固体电解质劣化及分解的情况下提高分散稳定性。 进一步进行了研究,其结果,本发明人等发现了不仅针对无机固体电解质,而且针对活性物 质及导电助剂(碳质材料)也能够抑制它们的凝聚而使其高度分散。而且,本发明人等发现 了由将上述分散介质与无机固体电解质等组合而含有的固体电解质组合物制作的全固态 二次电池显示优异的电池容量。根据这种观点进一步反复进行研究,从而完成了本发明。 即,上述课题通过以下方案解决。 <1>一种固体电解质组合物,其含有无机固体电解质及分散介质(A),其中, 分散介质(A)包含酮化合物(A1)和选自具有与酮化合物(A1)不同的化学结构的酮 化合物(A2-1)及醇化合物(A2-2)中的至少1种分散介质(A2)。 <2>根据<1>所述的固体电解质组合物,其含有活性物质。 <3>根据<1>或<2>所述的固体电解质组合物,其含有导电助剂。 <4>根据<1>~<3>中任一项所述的固体电解质组合物,其中,分散介质(A) 中的分散介质(A2)的含量超过0质量%且小于50质量%。 <5>根据<1>~<4>中任一项所述的固体电解质组合物,其中,酮化合物(A1) 的碳原子数为6以上,并且酮化合物(A2-1)的碳原子数为4以上。 <6>根据<1>~<5>中任一项所述的固体电解质组合物,其中,酮化合物(A2- 1)的碳原子数为6以上。 <7>根据<1>~<6>中任一项所述的固体电解质组合物,其中,酮化合物(A2- 1)的碳原子数为9以上。 <8>根据<1>~<7>中任一项所述的固体电解质组合物,其中,分散介质(A2) 的至少1种为酮化合物(A1)的结构异构体。 <9>根据<1>~<8>中任一项所述的固体电解质组合物,其中,分散介质(A) 包含至少1种非极性分散介质。 <10>根据<1>~<9>中任一项所述的固体电解质组合物,其中,活性物质的 中值粒径大于无机固体电解质的中值粒径。 <11>一种含固体电解质的片材,其具有由上述<1>~<10>中任一项所述的 固体电解质组合物构成的层。 5 CN 111602272 A 说 明 书 3/37 页 <12>一种固体电解质组合物的制造方法,所述方法具有在分散介质(A)中分散 无机固体电解质的工序, 分散介质(A)包含酮化合物(A1)和选自具有与酮化合物(A1)不同的化学结构的酮 化合物(A2-1)及醇化合物(A2-2)中的至少1种分散介质(A2)。 <13>根据<12>所述的固体电解质组合物的制造方法,其中,分散介质(A)中的 分散介质(A2)的含量超过0质量%且小于50质量%。 <14>根据<12>或<13>所述的固体电解质组合物的制造方法,其中,酮化合 物(A1)的碳原子数为6以上,并且酮化合物(A2-1)的碳原子数为4以上。 <15>根据<12>~<14>中任一项所述的固体电解质组合物的制造方法,其 中,酮化合物(A2-1)的碳原子数为6以上。 <16>根据<12>~<15>中任一项所述的固体电解质组合物的制造方法,其 中,酮化合物(A2-1)的碳原子数为9以上。 <17>根据<12>~<16>中任一项所述的固体电解质组合物的制造方法,其 中,分散介质(A2)的至少1种为酮化合物(A1)的结构异构体。 <18>根据<12>~<17>中任一项所述的固体电解质组合物的制造方法,其 中,分散介质(A)包含至少1种非极性分散介质。 <19>根据<12>~<18>中任一项所述的固体电解质组合物的制造方法,其在 分散工序之后,具有混合所获得的预备分散物与活性物质的工序。 <20>根据<19>所述的固体电解质组合物的制造方法,其中,混合工序为混合 预备分散物、活性物质及导电助剂的工序。 <21>一种全固态二次电池用电极片的制造方法,其经由上述<12>~<20>中 任一项所述的固体电解质组合物的制造方法来制造全固态二次电池用电极片。 <22>一种全固态二次电池的制造方法,其经由上述<12>~<20>中任一项所 述的固体电解质组合物的制造方法来制造全固态二次电池。 <23>一种全固态二次电池的制造方法,其为对固体电解质组合物及含有活性物 质的固体电解质组合物进行同时重层涂布来形成固体电解质层及活性物质层的上述<22 >所述的全固态二次电池的制造方法,其中, 通过上述<12>~<20>中任一项所述的固体电解质组合物的制造方法来制造 固体电解质组合物及含有活性物质的固体电解质组合物组合物中的至少一者。 发明效果 本发明能够提供一种固体电解质组合物及其优选的制造方法,所述固体电解质组 合物能够通过用作形成全固态二次电池的含固体电解质的层的材料来制造显示优异的电 池容量的全固态二次电池。并且,本发明能够提供一种具有由该固体电解质组合物构成的 层的含固体电解质的片材。而且,本发明能够提供一种使用了上述含固体电解质的组合物 的全固态二次电池用电极片及全固态二次电池的制造方法。 关于本发明的上述特征及其他特征及优点,适当参考附图并根据下述记载应该会 更加明确。 6 CN 111602272 A 说 明 书 4/37 页 附图说明 图1是示意地表示本发明的优选实施方式所涉及的全固态二次电池的纵剖视图。