固体电解质组合物、含固体电解质的片材及全固态二次电池以及含固体电解质的片材及全固态二次电池的制造方法技术

本发明专利技术提供一种固体电解质组合物、含固体电解质的片材及全固态二次电池以及含固体电解质的片材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具有属于周期表第1族或第2族的金属的离子的传导性的无机固体电解质、粘合剂及分散介质，所述固体电解质组合物中，分散介质包含由碳原子、氢原子和/或卤素原子构成的脂环式化合物，在760mmHg时的脂环式化合物的沸点为100℃以上且180℃以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固体电解质组合物、含固体电解质的片材及全固态二次电池以及含固体电解质的片材及全固态二次电池的制造方法
本专利技术涉及一种固体电解质组合物、含固体电解质的片材及全固态二次电池以及含固体电解质的片材及全固态二次电池的制造方法。
技术介绍
锂离子二次电池是具有负极、正极及夹在负极与正极之间的电解质，并且能够在两个电极之间使锂离子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，作为电解质而使用有机电解液。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可能在电池内部发生短路而被点燃，因此需要进一步提高可靠性和安全性。在这种情况下，使用无机固体电解质来代替有机电解液的全固态二次电池受到关注。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，能够大幅度改善使用了有机电解液的电池的作为课题的安全性或可靠性，并且也能够延长寿命。而且，全固态二次电池能够设为电极和电解质直接排列并串联配置的结构。因此，与使用了有机电解液的二次电池相比，能够成为高能量密度化，并且期待应用于电动汽车、大型蓄电池等。根据如上所述的各优点，作为新一代锂离子电池，正推进全固态二次电池的开发。全固态二次电池通常使用含有无机固体电解质和/或活性物质以及特定的高分子化合物等的粘合剂(粘结剂)的材料来形成负极的活性物质层、固体电解质层、及正极的活性物质层中的任何一个层。例如，在专利文献1中，记载有如下内容：通过将全固态二次电池的固体电解质层设为含有特定的硫化物固体电解质材料及疏水性聚合物的结构，从而降低了电池电阻。并且，在专利文献2中，公开了如下内容：在构成全固态二次电池的层中，通过组合使用无机固体电解质和由含有具有聚氧乙烯链的表面活性剂的粒子状聚合物组成的粘结剂，能够提高层中的粒子之间的粘结性，从而获得速率特性优异的全固态二次电池。以往技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011-076792号公报专利文献2：日本特开2013-008611号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术课题近年来，已积极地进行针对全固态二次电池的实际应用的开发，对全固态二次电池的性能提高方面的要求日益高涨。本专利技术人等着重于，包含全固态二次电池的各层的形成中所使用的无机固体电解质的组合物(固体电解质组合物)的物性、及提高所获得的全固态二次电池的性能或质量的关系而反复研究的结果发现，除了固体电解质组合物的分散稳定性以外，对固体电解质组合物的粘度的控制可对防止所获得的全固态二次电池的电池电压或缺陷的产生起到影响。本专利技术的课题在于，提供一种固体电解质组合物，通过将其用作全固态二次电池的层构成材料，能够充分提高所获得的全固态二次电池的电池电压，并且通过提高层厚均匀性而更难以产生短路等。并且，本专利技术的课题在于，提供一种含固体电解质的片材及使用了该片材的全固态二次电池，该含固体电解质的片材具有均匀的层厚，且离子传导性也优异，通过将其使用于全固态二次电池，能够有效地提高电池电压。而且，本专利技术的课题在于，提供一种上述含固体电解质的片材及全固态二次电池的各自的制造方法。用于解决技术课题的手段本专利技术人等针对上述课题进行深入研究的结果发现，含有具有特定的化学结构并且在常压下的沸点在规定的范围内的分散介质、特定的无机固体电解质及粘合剂的、固体电解质组合物的分散稳定性优异，并且具有在电池制造中的适宜的粘度，通过使用该固体电解质组合物来形成层，能够使层厚变得更均匀，具有该层的全固态二次电池显示出充分高的电池电压。本专利技术基于这些发现并进一步进行反复研究，以至完成了本专利技术。即，上述课题通过以下方案解决。(1)一种固体电解质组合物，其含有具有属于周期表第1族或第2族的金属的离子的传导性的无机固体电解质(A)、粘合剂(B)及分散介质(C)，所述固体电解质组合物中，分散介质(C)包含由碳原子、氢原子和/或卤素原子构成的脂环式化合物(C1)，在760mmHg时的脂环式化合物(C1)的沸点为100℃以上且180℃以下。(2)根据(1)所述的固体电解质组合物，其中，脂环式化合物(C1)在环内不包含不饱和键，并且为单环状。(3)根据(1)或(2)所述的固体电解质组合物，其中，脂环式化合物(C1)具有选自由碳原子数2以上的烷基、烯基、炔基及卤素原子组成的组中的至少1种。(4)根据(1)～(3)中任一项所述的固体电解质组合物，其中，脂环式化合物(C1)为6～8元环的化合物。(5)根据(1)～(4)中任一项所述的固体电解质组合物，其中，分散介质(C)中的脂环式化合物(C1)的比例为20质量％～100质量％。(6)根据(1)～(5)中任一项所述的固体电解质组合物，其中，无机固体电解质(A)为硫化物类无机固体电解质。(7)根据(1)～(6)中任一项所述的固体电解质组合物，其中，粘合剂(B)为选自由丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、聚脲树脂、聚酰亚胺树脂、含氟树脂及烃类热塑性树脂组成的组中的至少1种。(8)根据(1)～(7)中任一项所述的固体电解质组合物，其中，粘合剂(B)具有极性基团。(9)根据(1)～(8)中任一项所述的固体电解质组合物，其中，粘合剂(B)为对分散介质(C)不溶的粒子。(10)根据(9)所述的固体电解质组合物，其中，粘合剂(B)是平均粒径为10～1000nm的纳米粒子。(11)根据(1)～(10)中任一项所述的固体电解质组合物，其含有活性物质(D)。(12)根据(1)～(11)中任一项所述的固体电解质组合物，其含有导电助剂。(13)根据(1)～(12)中任一项所述的固体电解质组合物，其含有锂盐。(14)根据(1)～(13)中任一项所述的固体电解质组合物，其含有离子液体。(15)一种含固体电解质的片材，其含有具有属于周期表第1族或第2族的金属的离子的传导性的无机固体电解质(A)以及粘合剂(B)，在总质量中含有1ppm以上且10000ppm以下的分散介质(C)，其中，分散介质(C)包含由碳原子以及氢原子和/或卤素原子构成的脂环式化合物(C1)，在760mmHg时的脂环式化合物(C1)的沸点为100℃以上且180℃以下。(16)一种含固体电解质的片材的制造方法，其包括：在基材上涂布(1)～(14)中任一项所述的固体电解质组合物而形成涂膜的工序。(17)一种全固态二次电池，其具备正极活性物质层、负极活性物质层及固体电解质层，其中，正极活性物质层、负极活性物质层及固体电解质层中的至少1个层为(15)所述的含固体电解质的片材。(18)一种全固态二次电池的制造方法，其通过(16)所述的制造方法来制造全固态二次电池。在本说明书中，由“～”表示的数值范围是指将记载于“～”前后的数值作为下限值以及上限值而包含的范围。在本说明书中，当简单地记载为“丙烯酸”或“(甲基)丙烯酸”时，是指甲基丙烯酸和/或丙烯酸。并且，当简单地记载为“丙烯酰”或“(甲基)丙烯酰”时，是指甲基丙烯酰和/或丙烯酰。在本说明书中，在存在多个用特定的标记表示的取代基及连接基团等(以下，称为取代基等)时，或者在同时或以选择其一的方式规定多个取代基等时，表示各个取代基等可以彼此相同，也可以不同。此时，关于取代基等的数量的规定也相同。在本说明书中，只要没有特别说明，则质量平均分子量(Mw)能够通过GPC作为聚苯乙烯换算的分子量计量。此时，使用GPC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固体电解质组合物，其含有具有属于周期表第1族或第2族的金属的离子的传导性的无机固体电解质(A)、粘合剂(B)及分散介质(C)，所述固体电解质组合物中，所述分散介质(C)包含由碳原子、氢原子和/或卤素原子构成的脂环式化合物(C1)，在760mmHg时的该脂环式化合物(C1)的沸点为100℃以上且180℃以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.23 JP 2016-102287;2017.05.11 JP 2017-094611.一种固体电解质组合物，其含有具有属于周期表第1族或第2族的金属的离子的传导性的无机固体电解质(A)、粘合剂(B)及分散介质(C)，所述固体电解质组合物中，所述分散介质(C)包含由碳原子、氢原子和/或卤素原子构成的脂环式化合物(C1)，在760mmHg时的该脂环式化合物(C1)的沸点为100℃以上且180℃以下。2.根据权利要求1所述的固体电解质组合物，其中，所述脂环式化合物(C1)在环内不包含不饱和键，并且为单环状。3.根据权利要求1或2所述的固体电解质组合物，其中，所述脂环式化合物(C1)具有选自由碳原子数2以上的烷基、烯基、炔基及卤素原子组成的组中的至少1种。4.根据权利要求1至3中任一项所述的固体电解质组合物，其中，所述脂环式化合物(C1)为6～8元环的化合物。5.根据权利要求1至4中任一项所述的固体电解质组合物，其中，所述分散介质(C)中的所述脂环式化合物(C1)的比例为20质量％～100质量％。6.根据权利要求1至5中任一项所述的固体电解质组合物，其中，所述无机固体电解质(A)为硫化物类无机固体电解质。7.根据权利要求1至6中任一项所述的固体电解质组合物，其中，所述粘合剂(B)为选自由丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、聚脲树脂、聚酰亚胺树脂、含氟树脂及烃类热塑性树脂组成的组中的至少1种。8.根据权利要求1至7中任一项所述的固体电解质...

【专利技术属性】
技术研发人员：牧野雅臣，望月宏显，三村智则，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP