(57)【要約】【課題】本開示は、酸化物活物質の経時的な凝集が抑制されたスラリーを製造する方法を提供することを主目的とする。【解決手段】本開示においては、酸化物活物質と、固体電解質と、分散媒と、導電材および結着材の少なくとも一方とを含有するスラリーの製造方法であって、上記酸化物活物質、上記固体電解質および上記分散媒を含有する分散体を準備する分散体準備工程と、上記分散体に、上記導電材および上記結着材の少なくとも一方を添加する添加工程と、を有し、上記酸化物活物質、上記固体電解質および上記分散媒のハンセン溶解度パラメーター（σＨ）を、それぞれσＨａ、σＨｂ、σＨｃとした場合に、σＨａ−σＨｃ≧５の関係およびσＨａ＞σＨｂ＞σＨｃの関係を満たす、スラリーの製造方法を提供することにより上記課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物活物質と、固体電解質と、分散媒と、導電材および結着材の少なくとも一方とを含有するスラリーの製造方法であって、
前記酸化物活物質、前記固体電解質および前記分散媒を含有する分散体を準備する分散体準備工程と、
前記分散体に前記導電材および前記結着材の少なくとも一方を添加する添加工程と、を有し、
前記酸化物活物質、前記固体電解質および前記分散媒のハンセン溶解度パラメーター（σＨ）を、それぞれσＨａ、σＨｂ、σＨｃとした場合に、
σＨａ−σＨｃ≧５の関係およびσＨａ＞σＨｂ＞σＨｃの関係を満たす、スラリーの製造方法。
【請求項２】
σＨａ−σＨｃ≧７の関係を満たす、請求項１に記載のスラリーの製造方法。
【請求項３】
前記σＨａおよび前記σＨｃの平均を、（σＨａ＋σＨｃ）／２とした場合に、
前記（σＨａ＋σＨｃ）／２と、前記σＨｂとの差の絶対値が、３以下である、請求項１に記載のスラリーの製造方法。
【請求項４】
前記σＨｂおよび前記σＨｃとの差が、５以上、８以下である、請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載のスラリーの製造方法。
【請求項５】
前記分散体準備工程が、
前記分散媒に前記酸化物活物質を分散させ、前駆分散体を得る第一分散処理と、
前記前駆分散体に前記固体電解質を分散させ、前記分散体を得る第二分散処理と、を有する、請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載のスラリーの製造方法。
【請求項６】
前記酸化物活物質が、Ｌｉ元素、Ｔｉ元素およびＯ元素を含有する、請求項１から請求項５までのいずれかの請求項に記載のスラリーの製造方法。
【請求項７】
前記固体電解質が、硫化物固体電解質である、請求項１から請求項６までのいずれかの請求項に記載のスラリーの製造方法。
【請求項８】
前記分散媒が、酪酸ブチル、ジイソブチルケトンおよびキシレンの少なくとも一種である、請求項１から請求項７までのいずれかの請求項に記載のスラリーの製造方法。
【請求項９】
レオメーターを用いて粘度測定を行い、せん断速度１Ｓ−１における前記スラリーの粘度をＶ１とし、せん断速度１０００Ｓ−１における前記スラリーの粘度をＶ１０００とした場合に、前記Ｖ１０００に対する前記Ｖ１の割合（Ｖ１／Ｖ１０００）が、２３以下である、請求項１から請求項８までのいずれかの請求項に記載のスラリーの製造方法。
【請求項１０】
全固体電池に用いられる活物質層の製造方法であって、
請求項１から請求項９までのいずれかの請求項に記載のスラリーの製造方法により、前記スラリーを準備するスラリー準備工程と、
前記スラリーを用いて前記活物質層を形成する活物質層形成工程と、を有する、活物質層の製造方法。
【請求項１１】
正極活物質層と、負極活物質層と、前記正極活物質層および前記負極活物質層との間に形成された全固体電池の製造方法であって、
請求項１から請求項９までのいずれかの請求項に記載のスラリーの製造方法により、前記スラリーを準備するスラリー準備工程と、
前記スラリーを用いて前記正極活物質層または前記負極活物質層を形成する活物質層形成工程と、を有する、全固体電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、酸化物活物質の経時的な凝集が抑制されたスラリーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
全固体電池は、正極活物質層および負極活物質層の間に固体電解質層を有する電池であり、可燃性の有機溶媒を含む電解液を有する液系電池に比べて、安全装置の簡素化が図りやすいという利点を有する。
【０００３】
例えば特許文献１には、溶媒に活物質を混合した後に、固体電解質、導電材、結着材を混合して製造された活物質スラリーを用いた、全固体電池の製造方法が開示されている。また、スラリーではないものの、特許文献２には、粉末状の活物質、固体電解質、およびバインダーを混合して製造された正極材料を用いた、全固体電池の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２３８５４５号公報
【特許文献２】特開２０１２−０９９３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電池の活物質層を形成するために、活物質層の構成材料を含有するスラリーを用いる場合がある。スラリーにおいて、酸化物活物質および分散媒の親和性が低いと、酸化物活物質の経時的な凝集が生じやすい。本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、酸化物活物質の経時的な凝集が抑制されたスラリーを製造する方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本開示においては、酸化物活物質と、固体電解質と、分散媒と、導電材および結着材の少なくとも一方とを含有するスラリーの製造方法であって、上記酸化物活物質、上記固体電解質および上記分散媒を含有する分散体を準備する分散体準備工程と、上記分散体に上記導電材および上記結着材の少なくとも一方を添加する添加工程と、を有し、上記酸化物活物質、上記固体電解質および上記分散媒のハンセン溶解度パラメーター（σＨ）を、それぞれσＨａ、σＨｂ、σＨｃとした場合に、σＨａ−σＨｃ≧５の関係およびσＨａ＞σＨｂ＞σＨｃの関係を満たす、スラリーの製造方法を提供する。
【０００７】
本開示によれば、酸化物活物質、固体電解質および分散媒を含有する分散体を準備し、その後、導電材および結着材の少なくとも一方を添加するという二段階を経ること、および、酸化物活物質、固体電解質および分散媒のハンセン溶解度パラメーター（σＨ）が所定の関係にあることにより、酸化物活物質の経時的な凝集が抑制されたスラリーを得ることができる。
【０００８】
上記開示においては、σＨａ−σＨｃ≧７の関係を満たしてもよい。
【０００９】
上記開示においては、上記σＨａおよび上記σＨｃの平均を、（σＨａ＋σＨｃ）／２とした場合に、上記（σＨａ＋σＨｃ）／２と、上記σＨｂとの差の絶対値が、３以下であってもよい。
【００１０】
上記開示においては、上記σＨｂおよび上記σＨｃとの差が、５以上、８以下であってもよい。
【００１１】
上記開示においては、上記分散体準備工程が、上記分散媒に上記酸化物活物質を分散させ、前駆分散体を得る第一分散処理と、上記前駆分散体に上記固体電解質を分散させ、上記分散体を得る第二分散処理と、を有していてもよい。
【００１２】
上記開示においては、上記酸化物活物質が、Ｌｉ元素、Ｔｉ元素およびＯ元素を含有していてもよい。
【００１３】
上記開示においては、上記固体電解質が、硫化物固体電解質であってもよい。
【００１４】
上記開示においては、上記分散媒が、酪酸ブチル、ジイソブチルケトンおよびキシレンの少なくとも一種であってもよい。
【００１５】
上記開示においては、レオメーターを用いて粘度測定を行い、せん断速度１Ｓ−１における上記スラリーの粘度をＶ１とし、せん断速度１０００Ｓ−１における上記スラリーの粘度をＶ１０００とした場合に、上記Ｖ１０００に対する上記Ｖ１の割合（Ｖ１／Ｖ１０００）が、２２．７以下であってもよい。
【００１６】
また、本開示においては、全固体電池に用いられる活物質層の製造方法であって、上述したスラリーの製造方法により、上記スラリーを準備するスラリー準備工程と、上記スラリーを用いて上記活物質層を形成する活物質層形成工程と、を有する、活物質層の製造方法を提供する。
【００１７】
本開示によれば、上述したスラリーを用いることにより、スラリーの塗工不良の発生が抑制された活物質層が得られる。
【００１８】
また、本開示においては、正極活物質層と、負極活物質層と、上記正極活物質層および上記負極活物質層との間に形成された全固体電池の製造方法であって、上述したスラリーの製造方法により、上記スラリーを準備するスラリー準備工程と、上記スラリーを用いて上記正極活物質層または上記負極活物質層を形成する活物質層形成工程と、を有する、全固体電池の製造方法を提供する。
【００１９】
本開示によれば、上述したスラリーを用いることにより、スラリーの塗工不良の発生が抑制された活物質層を有する全固体電池が得られる。
【発明の効果】
【００２０】
本開示によれば、酸化物活物質の経時的な凝集が抑制されたスラリーを製造することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本開示におけるスラリーの製造方法の一例を示すフロー図である。
【図２】本開示における全固体電池の一例を示す概略断面図である。
【図３】比較例１〜５におけるスラリーの製造方法の一例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
Ａ．スラリーの製造方法
図１は、本開示におけるスラリーの製造方法の一例を示すフロー図である。本開示におけるスラリーの製造方法では、まず、酸化物活物質、固体電解質および分散媒を含有する分散体を準備する。分散体の準備方法は特に限定されないが、図１においては、分散媒に酸化物活物質を添加し、第一分散処理を行うことで、前駆分散体を得ている。その後、前駆分散体に固体電解質を添加し、第二分散処理を行うことで、分散体を得ている。次に、図１においては、得られた分散体に、導電材および結着材を添加し、第三分散処理を行うことで、スラリーを得ている。このように、本開示においては、酸化物活物質、固体電解質および分散媒を含有する分散体を準備し、その後、導電材および結着材の少なくとも一方を添加するという二段階を経ることを一つの特徴とする。さらに、本開示においては、酸化物活物質、固体電解質および分散媒のハンセン溶解度パラメーター（σＨ）が所定の関係にあることを、もう一つの特徴とする。
【００２３】
本開示によれば、酸化物活物質、固体電解質および分散媒を含有する分散体を準備し、その後、導電材および結着材の少なくとも一方を添加するという二段階を経ること、および、酸化物活物質、固体電解質および分散媒のハンセン溶解度パラメーター（σＨ）が所定の関係にあることにより、酸化物活物質の経時的な凝集が抑制されたスラリーを得ることができる。
【００２４】
上述したように、電池の活物質層を形成するために、活物質層の構成材料を含有するスラリーを用いる場合がある。スラリーに凝集物（特に１００μｍ以上の凝集物）が含まれると、塗工不良が生じる場合がある。例えば、スラリーをダイコートする際に、ダイ先端に凝集物が詰まると、スジ（未塗工箇所）の発生等の塗工不良が生じやすい。また、ダイ先端に凝集物が詰まらなくても、得られる活物質層の表面に凝集物が堆積することで、活物質層に対向するように配置される固体電解質層に割れが生じやすくなる。また、スラリーの製造直後に凝集物が含まれていなくても、塗工されるまでに経時的な凝集が生じると、上記問題が生じやすい。また、スラリーは、塗工装置に充填された後でも、塗工されるまでに配管またはマニホールドに静置される場合もある。そのような場合も、経時的な凝集は生じないことが好ましい。
【００２５】
本発明者が、経時的な凝集の原因を精査したところ、酸化物活物質が大きな影響を与えていることが判明した。さらに、酸化物活物質および分散媒の親和性が低いと、酸化物活物質の経時的な凝集が生じやすいとの知見を得た。酸化物活物質および分散媒の親和性が低いと、スラリー中で、分散媒が酸化物活物質を除外しようとする力が働き、酸化物活物質の経時的な凝集が促進されると推測される。そこで、酸化物活物質および分散媒のどちらともと親和性が高い固体電解質を用いたところ、酸化物活物質の経時的な凝集を抑制できることを見出した。本開示においては、親和性の指標として、ハンセン溶解度パラメーター（σＨ）に着目した。
【００２６】
また、後述する比較例に記載するように、酸化物活物質の分散体に対して、固体電解質、導電材および結着材を同時添加し、スラリーを作製する場合がある。固体電解質、導電材および結着材の同時添加は、製造時間を短縮できるという利点があるものの、導電材および結着材も、酸化物活物質の経時的な凝集を促進する因子になり得るとの知見が得られた。そこで、本開示においては、酸化物活物質、固体電解質および分散媒を含有する分散体を準備し、その後、導電材および結着材の少なくとも一方を添加するという二段階を経ることで、酸化物活物質の経時的な凝集を抑制できることを見出した。
【００２７】
このように、本開示によれば、酸化物活物質、固体電解質および分散媒を含有する分散体を準備し、その後、導電材および結着材の少なくとも一方を添加するという二段階を経ること、および、酸化物活物質、固体電解質および分散媒のハンセン溶解度パラメーター（σＨ）が所定の関係にあることにより、酸化物活物質の経時的な凝集が抑制されたスラリーを得ることができる。
【００２８】
１．分散体準備工程
本開示における分散体準備工程は、酸化物活物質、固体電解質および分散媒を含有する分散体を準備する工程である。また、酸化物活物質、固体電解質および分散媒は、ハンセン溶解度パラメーター（σＨ）を、それぞれσＨａ、σＨｂ、σＨｃとした場合に、σＨａ−σＨｃ≧５の関係およびσＨａ＞σＨｂ＞σＨｃの関係を満たす。ハンセン溶解度パラメーター（σＨ）は、例えば、Hansen Solubility Parameters: A user's handbook, Second Edition. Boca Raton, Fla: CRC Press.（Hansen, Charles (2007)）から求めることができる。なお、溶解度の単位はＭＰａ０．５である。
【００２９】
本開示においては、σＨａとσＨｃとの差が大きい。すなわち、本開示においては、酸化物活物質と、分散媒との親和性が低い。σＨａとσＨｃとの差（σＨａ−σＨｃ）は、通常、５以上であり、７以上であってもよく、９以上であってもよい。一方、σＨａとσＨｃとの差（σＨａ−σＨｃ）は、例えば２０以下であり、１５以下であってもよい。
【００３０】
本開示においては、σＨｂが、σＨａより低く、σＨｃより高い。そのため、固体電解質は、酸化物活物質との親和性が高く、例えば、酸化物活物質の表面に吸着しやすい。同時に、固体電解質は、分散媒との親和性も高く、分散媒からの除外（凝集）が生じにくい。ここで、σＨａおよびσＨｃの平均を、（σＨａ＋σＨｃ）／２とする。一方、σＨａおよびσＨｃの差を（σＨａ−σＨｃ）とする。σＨｂは、（σＨａ＋σＨｃ）／２  ±  ０.３（σＨａ−σＨｃ）の範囲内にあってもよく、（σＨａ＋σＨｃ）／２  ±  ０.２（σＨａ−σＨｃ）の範囲内にあってもよく、（σＨａ＋σＨｃ）／２  ±  ０.１（σＨａ−σＨｃ）の範囲内にあってもよい。
【００３１】
また、（σＨａ＋σＨｃ）／２は、σＨｂと同じ値であってもよく、σＨｂよりも大きくてもよく、σＨｂよりも小さくてもよい。（σＨａ＋σＨｃ）／２と、σＨｂとの差の絶対値は、例えば、５以下であり、３以下であってもよく、２．６以下であってもよい。
【００３２】
σＨａとσＨｂとの差（σＨａ−σＨｂ）は、例えば１以上であり、２以上であってもよい。一方、σＨａ−σＨｂは、例えば１０以下であり、５以下であってもよい。また、σＨｂとσＨｃとの差（σＨｂ−σＨｃ）は、例えば３以上であり、５以上であってもよい。一方、σＨｂ−σＨｃは、例えば１５以下であり、８以下であってもよい。
【００３３】
σＨａは、例えば８以上であり、１０以上であってもよい。一方、σＨａは、例えば２５以下である。また、σＨｂは、例えば５以上であり、８以上であってもよい。一方、σＨｂは、例えば１８以下である。また、σＨｃは、例えば１以上であり、２以上であってもよい。一方、σＨｃは、例えば１０以下であり、８以下であってもよい。
【００３４】
（１）酸化物活物質
本開示における酸化物活物質は、少なくともＯ元素を含有する活物質である。酸化物活物質は、Ｌｉ元素と、遷移金属元素と、Ｏ元素とを含有することが好ましい。遷移金属元素としては、例えば、Ｔｉ元素、Ｃｏ元素、Ｍｎ元素、Ｎｉ元素、Ｖ元素、Ｆｅ元素の少なくとも一種が挙げられる。また、酸化物活物質の結晶構造としては、例えば、スピネル型構造、岩塩層状型構造が挙げられる。
【００３５】
酸化物活物質は、Ｌｉ元素と、Ｔｉ元素と、Ｏ元素とを含有することが好ましい。さらに、この酸化物活物質は、スピネル型構造を有することが好ましい。このような酸化物活物質としては、例えば、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２が挙げられる。
【００３６】
酸化物活物質の形状としては、例えば、粒子状が挙げられる。酸化物活物質の平均粒径（Ｄ５０）は、例えば０．０５μｍ以上であり、０．１μｍ以上であってもよい。一方、酸化物活物質の平均粒径（Ｄ５０）は、例えば２０μｍ以下であり、１０μｍ以下であってもよい。なお、酸化物活物質の平均粒径（Ｄ５０）は、例えばＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）による観察によって求めることができる。サンプル数は、多いことが好ましく、例えば２０以上であり、５０以上であってもよく、１００以上であってもよい。
【００３７】
スラリーの固形成分における酸化物活物質の割合は、例えば３０重量％以上７０重量％以下である。
【００３８】
（２）固体電解質
本開示における固体電解質は、イオン伝導性を有する。固体電解質としては、例えば、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、窒化物固体電解質、ハロゲン化物固体電解質等の無機固体電解質が挙げられる。
【００３９】
硫化物固体電解質としては、例えば、Ｌｉ元素、Ｘ元素（Ｘは、Ｐ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎの少なくとも一種である）、および、Ｓ元素を含有する固体電解質が挙げられる。また、硫化物固体電解質は、Ｏ元素およびハロゲン元素の少なくとも一方をさらに含有していてもよい。硫化物固体電解質としては、例えば、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−Ｌｉ３ＰＯ４、ＬｉＩ−Ｐ２Ｓ５−Ｌｉ３ＰＯ４、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＬｉＩ、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＬｉＩ−ＬｉＢｒ、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−Ｌｉ２Ｏ、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−Ｌｉ２Ｏ−ＬｉＩ、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｏ５、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−ＬｉＩ、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−ＬｉＩ−ＬｉＢｒ、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−ＬｉＢｒ、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−ＬｉＣｌ、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−Ｂ２Ｓ３−ＬｉＩ、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−Ｐ２Ｓ５−ＬｉＩ、Ｌｉ２Ｓ−Ｂ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＺｍＳｎ（ただし、ｍ、ｎは正の数。Ｚは、Ｇｅ、Ｚｎ、Ｇａのいずれか。）、Ｌｉ２Ｓ−ＧｅＳ２、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−Ｌｉ３ＰＯ４、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−ＬｉｘＭＯｙ（ただし、ｘ、ｙは正の数。Ｍは、Ｐ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのいずれか。）が挙げられる。
【００４０】
また、酸化物固体電解質としては、例えば、Ｌｉ元素、Ｙ元素（Ｙは、Ｎｂ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓの少なくとも一種である）、および、Ｏ元素を含有する固体電解質が挙げられる。また、窒化物固体電解質としては、例えばＬｉ３Ｎが挙げられ、ハロゲン化物固体電解質としては、例えばＬｉＣｌ、ＬｉＩ、ＬｉＢｒが挙げられる。
【００４１】
固体電解質の平均粒径（Ｄ５０）は、例えば０．０５μｍ以上であり、０．１μｍ以上であってもよい。一方、固体電解質の平均粒径（Ｄ５０）は、例えば２０μｍ以下であり、１０μｍ以下であってもよい。
【００４２】
スラリーの固形成分における固体電解質の割合は、例えば１重量％以上５０重量％以下である。
【００４３】
（３）分散媒
本開示における分散媒は、スラリーに流動性を付与する。また、分散媒は、スラリーの構成成分の一部を溶解してもよい。分散媒としては、例えば、酪酸ブチル、ジブチルエーテル、酢酸エチル等のエステル、ジイソブチルケトン（ＤＩＢＫ）、メチルケトン、メチルプロピルケトン等のケトン、キシレン、ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素、ヘプタン、ジメチルブタン、メチルヘキサン等のアルカン、トリブチルアミン、アリルアミン等のアミンが挙げられる。
【００４４】
スラリーにおける分散媒の割合は、スラリーの固形成分を１００重量部とした場合に、例えば６０重量部以上であり、７０重量部以上であってもよい。一方、スラリーにおける分散媒の割合は、スラリーの固形成分を１００重量部とした場合に、例えば１２０重量部以下であり、１１０重量部以下であってもよい。
【００４５】
（４）分散体の作製方法
本開示における分散体の作製方法は、特に限定されない。例えば図１に示したように、分散媒に酸化物活物質を添加し、第一分散処理を行うことで、前駆分散体を得る工程と、その前駆分散体に固体電解質を添加し、第二分散処理を行うことで、分散体を得る工程とを有する作製方法が挙げられる。一方、図示しないが、分散体の他の作製方法としては、分散媒に固体電解質を添加し、第一分散処理を行うことで、前駆分散体を得る工程と、その前駆分散体に酸化物活物質を添加し、第二分散処理を行うことで、分散体を得る工程とを有する作製方法が挙げられる。また、分散体のさらに他の作製方法としては、分散媒に酸化物活物質および固体電解質の両方を添加し、分散処理を行うことで、分散体を得る工程を有する作製方法が挙げられる。
【００４６】
分散処理方法は、公知の任意の方法を採用することができるが、例えば、超音波ホモジナイザーを用いる方法が挙げられる。分散処理時間は、例えば、１５分間以上、９０分間以下である。
【００４７】
２．添加工程
本開示における添加工程は、上記分散体に上記導電材および上記結着材の少なくとも一方を添加する工程である。導電材および結着材の両方を添加する場合、導電材および結着材を同時に添加してもよく、導電材を先に添加し、その後、結着材を添加してもよく、結着材を先に添加し、その後導電材を添加してもよい。
【００４８】
導電材としては、例えば、炭素材料が挙げられる。炭素材料としては、例えば、アセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック（ＫＢ）等の粒子状炭素材料、炭素繊維、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、カーボンナノファイバー（ＣＮＦ）、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）等の繊維状炭素材料が挙げられる。スラリーの固形成分における導電材の割合は、例えば１重量％以上２０重量％以下である。
【００４９】
結着材としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等のフッ化物系結着材、ブチレンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のゴム系結着材が挙げられる。スラリーの固形成分における結着材の割合は、例えば１重量％以上１０重量％以下である。
【００５０】
本開示においては、分散体に、導電材および上記結着材の少なくとも一方を添加し、その後、分散処理を行うことでスラリーが得られる。分散処理方法については、上述した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。分散処理時間は、例えば、１５分間以上、９０分間以下である。
【００５１】
３．スラリー
本開示におけるスラリーは、低せん断速度における粘度が低いことが好ましい。レオメーターを用いて粘度測定を行い、せん断速度１Ｓ−１におけるスラリーの粘度をＶ１とし、せん断速度１０００Ｓ−１におけるスラリーの粘度をＶ１０００とする。Ｖ１０００に対するＶ１の割合（Ｖ１／Ｖ１０００）は、例えば２５以下であり、２３以下であってもよく、２１以下であってもよい。一方、Ｖ１／Ｖ１０００は、例えば５以上である。
【００５２】
Ｂ．活物質層の製造方法
本開示における活物質層の製造方法は、全固体電池に用いられる活物質層の製造方法であって、上述したスラリーの製造方法により、スラリーを準備するスラリー準備工程と、上記スラリーを用いて上記活物質層を形成する活物質層形成工程と、を有する。
【００５３】
本開示によれば、上述したスラリーを用いることにより、スラリーの塗工不良の発生が抑制された活物質層が得られる。
【００５４】
スラリー準備工程については、「Ａ．スラリーの製造方法」に記載した内容と同様であるため、ここでの記載は省略する。
【００５５】
活物質層形成工程は、上記スラリーを用いて上記活物質層を形成する工程である。活物質層の形成方法としては、例えば、上記スラリーを塗工し、乾燥する方法が挙げられる。上記スラリーは、集電体上に塗工することが好ましい。スラリーの塗工方法は、特に限定されず、公知の任意の塗工方法を採用することができる。
【００５６】
Ｃ．全固体電池の製造方法
本開示における全固体電池の製造方法は、正極活物質層と、負極活物質層と、上記正極活物質層および上記負極活物質層との間に形成された全固体電池の製造方法であって、上述したスラリーの製造方法により、上記スラリーを準備するスラリー準備工程と、上記スラリーを用いて上記正極活物質層または上記負極活物質層を形成する活物質層形成工程と、を有する。
【００５７】
本開示によれば、上述したスラリーを用いることにより、スラリーの塗工不良の発生が抑制された活物質層を有する全固体電池が得られる。
【００５８】
スラリー準備工程については、「Ａ．スラリーの製造方法」に記載した内容と同様であるため、ここでの記載は省略する。また、活物質層形成工程については、「Ｂ．活物質層の製造方法」に記載した内容と同様であるため、ここでの記載は省略する。本開示においては、上述したスラリー準備工程および活物質層形成工程を、正極活物質層を形成するために行ってもよく、負極活物質層を形成するために行ってもよく、正極活物質層および負極活物質層の両方を形成するために行ってもよい。なお、固体電解質層の形成方法は特に限定されず、公知の任意の形成方法を採用することができる。
【００５９】
図２は、本開示における全固体電池の一例を示す概略断面図である。全固体電池２０は、正極活物質層３および正極集電体４を有する正極１１と、負極活物質層１および負極集電体２を有する負極１０と、上記正極活物質層３と上記負極活物質層１の間に形成された固体電解質層１２とを有する。
【００６０】
全固体電池は、全固体リチウム電池であることが好ましい。また、全固体電池は、一次電池であってもよく、二次電池であってもよいが、中でも二次電池であることが好ましい。繰り返し充放電でき、例えば車載用電池として有用だからである。また、本開示における全固体電池は、単電池であってもよく、積層電池であってもよい。積層電池は、モノポーラ型積層電池（並列接続型の積層電池）であってもよく、バイポーラ型積層電池（直列接続型の積層電池）であってもよい。全固体電池の形状としては、例えば、コイン型、ラミネート型、円筒型および角型が挙げられる。
【００６１】
なお、本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本開示における特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本開示における技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００６２】
［実施例１］
酸化物活物質としてチタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２（ＬＴＯ）、平均粒径０．８μｍ、一次粒子）７８．５重量部と、固体電解質として硫化物固体電解質（Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５系、平均粒径０．５μｍ、一次粒子）１．９重量部と、導電材としてＶＧＣＦ（Φ＝０．１５μｍ）１６．３重量部と、結着材としてＰＶｄＦ３．３重量部とを準備した。一方、分散媒として酪酸ブチル９０重量部を準備した。
【００６３】
図１に示したように、ＬＴＯを酪酸ブチルに添加し、超音波ホモジナイザーを用いて第一分散処理（６０分間）を行い、前駆分散体を得た。得られた前駆分散体に硫化物固体電解質を添加し、超音波ホモジナイザーを用いて第二分散処理（６０分間）を行い、分散体を得た。得られた分散体に、ＶＧＣＦおよびＰＶｄＦを同時に添加し、超音波ホモジナイザーを用いて第三分散処理（３０分間）を行い、スラリーを製造した。
【００６４】
［実施例２〜実施例４］
表１に示すような、分散媒、活物質、固体電解質、導電材および結着材を使用したこと以外は、実施例１と同様にしてスラリーを製造した。
【００６５】
［比較例１］
図３に示したような製造方法においてスラリーを製造した。まず、実施例１と同様にして、各材料を準備し、ＬＴＯを酪酸ブチルに添加し、超音波ホモジナイザーを用いて分散処理（６０分間）を行った。次に、硫化物固体電解質、ＶＧＣＦおよびＰＶｄＦを同時に添加し、超音波ホモジナイザーを用いて分散処理（６０分間）を行い、スラリーを製造した。
【００６６】
［比較例２〜比較例５］
表２に示すような、分散媒、活物質、固体電解質、導電材および結着材を使用したこと以外は、比較例１と同様にしてスラリーを製造した。
【００６７】
［評価］
（凝集特性）
実施例１〜４および比較例１〜５で得られた各スラリーにおける、製造直後（０ｈ）の凝集物の最大粒度を測定した。同様に、室温（２５℃）で２４時間静置した後の凝集物の最大粒度を測定した。粒度の測定は、粒ゲージ（グラインドメーター）を用いた。結果を表１および表２に示す。
【００６８】
（粘度特性）
実施例１〜４および比較例１〜５で得られた各スラリーを、室温（２５℃）で２４時間静置した。静置後のスラリーに対して、せん断速度１Ｓ−１における粘度（Ｖ１）およびせん断速度１０００Ｓ−１における粘度（Ｖ１０００）を、レオメーターを用いて測定し、Ｖ１／Ｖ１０００の値を算出した。結果を表１および表２に示す。
【００６９】
【表１】
2020177755.tif 000003
【００７０】
【表２】
2020177755.tif 000004
【００７１】
表１に示したように、実施例１〜３では、製造直後の凝集物の最大粒度と、静置後の凝集物の最大粒度とに、大きな違いが見られず、粒子の経時的な凝集が抑制されていることが確認された。スラリーの組成を考慮すると、酸化物活物質の経時的な凝集が抑制された可能性が高い。一方、比較例１〜３では、静置後の凝集物の最大粒度が、製造直後の凝集物の最大粒度に対して、２倍以上となり、酸化物活物質が経時的に凝集していることが確認された。このように、実施例１〜３と、比較例１〜３とを比べると、導電材および結着材を入れるタイミングの違いが、経時的な凝集物の生成に大きく影響することが確認された。
【００７２】
また、実施例１〜３および比較例１〜３の粘度特性を比べると、実施例１〜３は、低せん断速度（１Ｓ−１）における粘度（Ｖ１）が低いことが確認された。低せん断速度における粘度は、スラリーの主成分である活物質（ＬＴＯ）の影響を大きく受けるため、実施例１〜３では、活物質の表面状態が変化したことが示唆される。具体的に、固体電解質が活物質に優先的に吸着したため、低せん断速度における粘度が低下したと推測される。なお、高せん断速度（１０００Ｓ−１）における粘度（Ｖ１０００）は、スラリーの固形分の影響が大きく、分散状態の影響をほぼ受けないため、実施例１〜３および比較例１〜３で同等になったと推測される。
【００７３】
また、比較例４では、製造直後の凝集物の最大粒度と、静置後の凝集物の最大粒度とに、大きな違いが見られなかった。これは、σＨａとσＨｃとの差が小さいためであると推測される。具体的には、活物質と分散媒との親和性が比較的高いことから、活物質の凝集自体が生じなかったと推測される。このように、活物質の凝集は、スラリーに用いられる分散媒との親和性が低い時に生じる現象であることが示唆された。また、比較例５でも、製造直後の凝集物の最大粒度と、静置後の凝集物の最大粒度とに、大きな違いが見られなかった。このように、活物質の凝集は、酸化物活物質を用いた場合に特有な現象であることが示唆された。酸化物活物質を用いた場合に凝集が生じやすい理由は、酸化物活物質は溶解度パラメータ（σＨａ）が大きくなる傾向にあるため、相対的に分散媒の溶解度パラメータ（σＨｃ）との差（σＨａ−σＨｃ）が大きくなりやすくなるためであると推測される。
【符号の説明】
【００７４】
１  …負極活物質層
２  …負極集電体
３  …正極活物質層
４  …正極集電体
１０…負極
１１…正極
１２…固体電解質層
２０…全固体電池
【図１】
2020177755.tif 000005
【図２】
2020177755.tif 000006
【図３】
2020177755.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月20日(2020.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物活物質と、固体電解質と、分散媒と、導電材および結着材の少なくとも一方とを含有するスラリーの製造方法であって、
前記酸化物活物質、前記固体電解質および前記分散媒を含有する分散体を準備する分散体準備工程と、
前記分散体に前記導電材および前記結着材の少なくとも一方を添加する添加工程と、を有し、
前記酸化物活物質、前記固体電解質および前記分散媒のハンセン溶解度パラメーター（σＨ）を、それぞれσＨａ、σＨｂ、σＨｃとした場合に、
σＨａ−σＨｃ≧５の関係およびσＨａ＞σＨｂ＞σＨｃの関係を満たす、スラリーの製造方法。
【請求項２】
σＨａ−σＨｃ≧７の関係を満たす、請求項１に記載のスラリーの製造方法。
【請求項３】
前記σＨａおよび前記σＨｃの平均を、（σＨａ＋σＨｃ）／２とした場合に、
前記（σＨａ＋σＨｃ）／２と、前記σＨｂとの差の絶対値が、３以下である、請求項１に記載のスラリーの製造方法。
【請求項４】
前記σＨｂおよび前記σＨｃとの差が、５以上、８以下である、請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載のスラリーの製造方法。
【請求項５】
前記分散体準備工程が、
前記分散媒に前記酸化物活物質を分散させ、前駆分散体を得る第一分散処理と、
前記前駆分散体に前記固体電解質を分散させ、前記分散体を得る第二分散処理と、を有する、請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載のスラリーの製造方法。
【請求項６】
前記酸化物活物質が、Ｌｉ元素、Ｔｉ元素およびＯ元素を含有する、請求項１から請求項５までのいずれかの請求項に記載のスラリーの製造方法。
【請求項７】
前記固体電解質が、硫化物固体電解質である、請求項１から請求項６までのいずれかの請求項に記載のスラリーの製造方法。
【請求項８】
前記分散媒が、酪酸ブチル、ジイソブチルケトンおよびキシレンの少なくとも一種である、請求項１から請求項７までのいずれかの請求項に記載のスラリーの製造方法。
【請求項９】
レオメーターを用いて粘度測定を行い、せん断速度１Ｓ−１における前記スラリーの粘度をＶ１とし、せん断速度１０００Ｓ−１における前記スラリーの粘度をＶ１０００とした場合に、前記Ｖ１０００に対する前記Ｖ１の割合（Ｖ１／Ｖ１０００）が、２３以下である、請求項１から請求項８までのいずれかの請求項に記載のスラリーの製造方法。
【請求項１０】
全固体電池に用いられる活物質層の製造方法であって、
請求項１から請求項９までのいずれかの請求項に記載のスラリーの製造方法により、前記スラリーを準備するスラリー準備工程と、
前記スラリーを用いて前記活物質層を形成する活物質層形成工程と、を有する、活物質層の製造方法。
【請求項１１】
正極活物質層と、負極活物質層と、前記正極活物質層および前記負極活物質層との間に
形成された固体電解質層とを有する全固体電池の製造方法であって、
請求項１から請求項９までのいずれかの請求項に記載のスラリーの製造方法により、前記スラリーを準備するスラリー準備工程と、
前記スラリーを用いて前記正極活物質層または前記負極活物質層を形成する活物質層形成工程と、を有する、全固体電池の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、本開示においては、正極活物質層と、負極活物質層と、上記正極活物質層および
上記負極活物質層との間に形成された固体電解質層とを有する全固体電池の製造方法であって、上述したスラリーの製造方法により、上記スラリーを準備するスラリー準備工程と、上記スラリーを用いて上記正極活物質層または上記負極活物質層を形成する活物質層形成工程と、を有する、全固体電池の製造方法を提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
Ｃ．全固体電池の製造方法
本開示における全固体電池の製造方法は、正極活物質層と、負極活物質層と、上記正極活物質層および上記負極活物質層との間に形成された固体電解質層とを有する全固体電池の製造方法であって、上述したスラリーの製造方法により、上記スラリーを準備するスラリー準備工程と、上記スラリーを用いて上記正極活物質層または上記負極活物質層を形成する活物質層形成工程と、を有する。