CN117321789A - 电极及电池 - Google Patents

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Abstract

电极1000具备活性物质层110和集电体100，所述活性物质层110包含活性物质112、固体电解质111及粘合剂113，所述集电体100具有基板101和被覆基板101并且与活性物质层110相接触的被覆层102。粘合剂113含有嵌段共聚物，所述嵌段共聚物包含由具有芳香环的重复单元构成的2个第1嵌段和位于2个第1嵌段之间的第2嵌段。嵌段共聚物的重均分子量为17万以上。被覆层102包含导电性碳。

Description

电极及电池
技术领域
本公开涉及电极及电池。
背景技术
在专利文献1至3中，公开了具备活性物质层和集电体的电极以及使用了该电极的电池，所述活性物质层包含活性物质、固体电解质及粘合剂。尤其是在专利文献3中，公开了在集电体的表面配置有导电性碳膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-125260号公报
专利文献2：日本特开2010-262764号公报
专利文献3：国际公开第2013/108516号
发明内容
本公开的目的是提供适于提高活性物质层与集电体的剥离强度的电极。
本公开的一个方式中的电极具备活性物质层和集电体，
所述活性物质层包含活性物质、固体电解质及粘合剂；所述集电体具有基板和被覆所述基板并且与所述活性物质层相接触的被覆层，
所述粘合剂含有嵌段共聚物，所述嵌段共聚物包含由具有芳香环的重复单元构成的2个第1嵌段和位于2个所述第1嵌段之间的第2嵌段，
所述嵌段共聚物的重均分子量为17万以上，
所述被覆层包含导电性碳。
本公开提供适于提高活性物质层与集电体的剥离强度的电极。
附图说明
[图1]图1示出实施方式1涉及的电极的截面图。
[图2]图2示出实施方式2涉及的电池的截面图。
具体实施方式
(本公开涉及的一个方式的概要)
本公开的第1方式涉及的电极具备活性物质层和集电体，
所述活性物质层包含活性物质、固体电解质及粘合剂；所述集电体具有基板和被覆上述基板并且与上述活性物质层相接触的被覆层，
上述粘合剂含有嵌段共聚物，所述嵌段共聚物包含由具有芳香环的重复单元构成的2个第1嵌段和位于2个上述第1嵌段之间的第2嵌段，
上述嵌段共聚物的重均分子量为17万以上，
上述被覆层包含导电性碳。
根据第1方式，活性物质层与集电体的被覆层相接触。此时，活性物质层中的粘合剂的嵌段共聚物中所含的芳香环与被覆层的导电性碳相互作用。通过该相互作用，活性物质层与集电体的密合性提高，存在活性物质层与集电体的剥离强度提高的倾向。如上所述，电极适于提高活性物质层与集电体的剥离强度。
在本公开的第2方式中，例如，在第1方式涉及的电极中，上述第1嵌段的平均聚合度可以为210以上。
根据第2方式，能够进一步提高活性物质层与集电体的剥离强度。
在本公开的第3方式中，例如，在第1或第2方式涉及的电极中，上述第2嵌段可以包含来自共轭二烯的重复单元。
根据第3方式，能够进一步提高活性物质层与集电体的剥离强度。
在本公开的第4方式中，例如，在第1至第3方式中任一者涉及的电极中，上述嵌段共聚物可以为三嵌段共聚物，具有上述芳香环的上述重复单元可以包含来自苯乙烯的重复单元。
根据第4方式，存在嵌段共聚物柔软并且具有高强度的倾向。因此，能够进一步提高活性物质层与集电体的剥离强度。
在本公开的第5方式中，例如，在第4方式涉及的电极中，上述嵌段共聚物可以为氢化物。
在本公开的第6方式中，例如，在第1至第5方式中任一者涉及的电极中，上述嵌段共聚物可以包含选自由苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)、以及苯乙烯-乙烯/乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEEPS)组成的组中的至少1种嵌段共聚物。
根据第5或第6方式，存在嵌段共聚物更柔软并且具有更高的强度的倾向。因此，能够进一步提高活性物质层与集电体的剥离强度。
在本公开的第7方式中，例如，在第1至第6方式中任一者涉及的电极中，上述基板可以包含铝或铝合金。
根据第7方式，铝及铝合金是具有高导电性的轻量金属。因此，根据该电极，不仅能够提高活性物质层与集电体的剥离强度，而且能够提高电池的重量能量密度。
在本公开的第8方式中，例如，在第1至第7方式中任一者涉及的电极中，上述活性物质可以包含含有锂的过渡金属氧化物。
根据第8方式，不仅能够提高活性物质层与集电体的剥离强度，而且能够在抑制电极及电池的制造成本的同时提高电池的平均放电电压。
在本公开的第9方式中，例如，在第8方式涉及的电极中，上述活性物质可以包含镍钴锰酸锂。
根据第9方式，不仅能够提高活性物质层与集电体的剥离强度，而且能够提高电池的能量密度。
本公开的第10方式涉及的电池具备正极、负极和位于上述正极与上述负极之间的电解质层，
选自上述正极及上述负极中的至少一者为第1至第9方式中任一者涉及的电极。
根据第10方式，不仅在电池所具备的电极中提高了活性物质层与集电体的剥离强度，而且能够在电池中实现优异的输出特性。
在本公开的第11方式中，例如，在第10方式涉及的电池中，上述正极可以为上述电极。
根据第11方式，不仅在电池所具备的电极中提高了活性物质层与集电体的剥离强度，而且能够在电池中实现更优异的输出特性。
以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。
(实施方式1)
图1示出实施方式1涉及的电极1000的截面图。实施方式1中的电极1000具备集电体100及活性物质层110。活性物质层110包含固体电解质111、活性物质112及粘合剂113。集电体100具有基板101及被覆层102。被覆层102被覆基板101并且与活性物质层110相接触。粘合剂113含有嵌段共聚物。粘合剂113所含有嵌段共聚物包含由具有芳香环的重复单元构成的2个第1嵌段和位于2个第1嵌段之间的第2嵌段。该嵌段共聚物的重均分子量为17万以上。被覆层102包含导电性碳。
通过以上的构成，在实施方式1涉及的电极1000中，存在抑制活性物质层110与集电体100的剥离的倾向。此外，能够提高具备电极1000的电池的输出特性。电极1000例如可以用作全固体二次电池的电极。
在专利文献1及2中，公开了具备活性物质层和集电体的电极以及使用了该电极的电池，所述活性物质层包含活性物质、固体电解质及粘合剂。但是，通过专利文献1及2中公开的电极的构成，无法充分提高活性物质层与集电体的剥离强度。
在专利文献3中，公开了具备活性物质层和集电体的电极以及使用了该电极的电池，所述活性物质层包含活性物质、固体电解质及粘合剂。尤其是在专利文献3中，公开了在集电体的表面配置有导电性碳膜。但是，通过专利文献3中公开的电极的构成，无法充分提高活性物质层与集电体的剥离强度。
本申请的发明人首次注意到以往的电极中活性物质层与集电体的密合性不充分，对活性物质层及集电体进行了研究。结果，本申请的发明人首次发现，通过将包含具有大分子量且具有芳香环的嵌段共聚物的活性物质层、与包含导电性碳的集电体层叠，从而活性物质层与集电体的剥离强度提高。关于这一点，详细的机理虽然在现阶段并不明确，但推断嵌段共聚物中所含的芳香环与导电性碳的相互作用产生了影响。作为它们的相互作用，可举出例如π-π相互作用。此外，推断多个嵌段共聚物通过由具有芳香环的重复单元构成的嵌段的相互作用而进行近似交联，这也对活性物质层与集电体的剥离强度造成影响。
本申请的发明人基于上述的见解进一步进行了研究。结果首次发现，通过将包含下述嵌段共聚物的活性物质层110与具有包含导电性碳的被覆层102的集电体100层叠，所述嵌段共聚物包含由具有芳香环的重复单元构成的2个第1嵌段和位于2个第1嵌段之间的第2嵌段，并且重均分子量为17万以上，从而能够提高电极1000中的活性物质层110与集电体100的剥离强度。如上所述，在实施方式1中的电极1000中，具有包含上述嵌段共聚物的粘合剂113的活性物质层110、与包含导电性碳的被覆层102相接触。由此，在实施方式1中的电极1000中，通过粘合剂113中所含的嵌段共聚物的芳香环与导电性碳的相互作用，能够提高活性物质层110与集电体100的密合性。由于活性物质层110与集电体100的密合性提高，因此存在活性物质层110与集电体100的剥离强度提高的倾向。
如上所述，实施方式1中的电极1000包含活性物质层110及集电体100。在下文中，对活性物质层110及集电体100进行详细说明。
[活性物质层]
实施方式1中的活性物质层110包含固体电解质111、活性物质112及粘合剂113。在下文中，对固体电解质111、活性物质112及粘合剂113进行详细说明。
<粘合剂>
如上所述，粘合剂113含有嵌段共聚物，所述嵌段共聚物包含由具有芳香环的重复单元构成的2个第1嵌段和位于2个第1嵌段之间的第2嵌段。在第1嵌段中，具有芳香环的重复单元连续地排列。重复单元是指来自单体的分子结构，有时也称为结构单元。嵌段共聚物具有例如由2个第1嵌段及1个第2嵌段构成的三嵌段的序列。嵌段共聚物例如为ABA型的三嵌段共聚物。在该三嵌段共聚物中，A嵌段相当于第1嵌段，B嵌段相当于第2嵌段。第1嵌段例如作为硬链段来发挥功能。第2嵌段例如作为软链段来发挥功能。
在本公开中，芳香环是指具有芳香性的环状结构。作为第1嵌段中所含的芳香环，可举出苯环、萘环等苯系芳香环、卓环等非苯系芳香环、吡啶环、吡咯环等杂芳香环等。
作为构成第1嵌段的聚合物，可举出聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸苯基酯、聚甲基丙烯酸苄基酯、聚苯撑、聚芳基醚酮、聚芳基醚砜、聚苯醚等。在第1嵌段中，具有芳香环的重复单元包含例如来自苯乙烯的重复单元。在本公开中，有时将第1嵌段包含来自苯乙烯的重复单元的三嵌段共聚物称为苯乙烯系三嵌段共聚物。
嵌段共聚物中所含的2个第1嵌段的组成可以彼此相同，也可以不同。此外，2个第1嵌段的聚合度可以彼此相同，也可以不同。
第2嵌段包含例如来自共轭二烯的重复单元。作为共轭二烯，可举出丁二烯、异戊二烯等。来自共轭二烯的重复单元可以被氢化。即，来自共轭二烯的重复单元可以具有碳-碳双键等不饱和键，也可以不具有不饱和键。第2嵌段由例如来自共轭二烯的重复单元构成。
粘合剂113中所含的嵌段共聚物可以为苯乙烯系三嵌段共聚物。作为苯乙烯系三嵌段共聚物，可举出苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)、苯乙烯-乙烯/乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEEPS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)等。这些苯乙烯系三嵌段共聚物有时称为苯乙烯系热塑性弹性体。存在这些苯乙烯系三嵌段共聚物柔软并且具有高强度的倾向。因此，在粘合剂113包含苯乙烯系三嵌段共聚物的情况下，有电极1000中活性物质层110与集电体100的剥离强度进一步提高的倾向。
粘合剂113中所含的嵌段共聚物可以为氢化物。所谓氢化物，是指嵌段共聚物中所含的碳-碳双键等不饱和键被氢化而得到的共聚物。尤其是，在嵌段共聚物的第2嵌段中，来自共轭二烯的重复单元可以被氢化。在本公开中，有时将通过具有碳-碳双键等不饱和键的苯乙烯系三嵌段共聚物被氢化而得到的共聚物称为氢化苯乙烯系三嵌段共聚物。嵌段共聚物的氢化率可以为90％以上，也可以为95％以上，也可以为99％以上。嵌段共聚物的氢化率是指通过氢化而由碳-碳双键变成单键的键的数量相对于被氢化前的嵌段共聚物中所含的碳-碳双键的数量的比率。嵌段共聚物的氢化率可以通过质子核磁共振(1H NMR)测定来确定。
作为氢化苯乙烯系三嵌段共聚物，可举出苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)、苯乙烯-乙烯/乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEEPS)等。即，粘合剂113中所含的嵌段共聚物可以包含选自由SEBS、SEPS及SEEPS组成的组中的至少1种嵌段共聚物。存在氢化苯乙烯系三嵌段共聚物更柔软并且具有更高的强度的倾向。因此，在粘合剂113包含氢化苯乙烯系三嵌段共聚物的情况下，有电极1000中活性物质层110与集电体100的剥离强度进一步提高的倾向。
粘合剂113中所含的嵌段共聚物可以包含改性基团。所谓改性基团，是指对聚合物链中所含的全部重复单元、聚合物链中所含的一部分重复单元或聚合物链的末端部分进行了化学修饰的官能团。改性基团可以通过取代反应、加成反应等而导入至聚合物链中。改性基团包含例如具有较高的电负性的O、N、具有较低的电负性的Si等元素。根据包含这样的元素的改性基团，能够对嵌段共聚物赋予极性。作为改性基团，可举出羧酸基、酸酐基、酰基、羟基、磺基、硫烷基、磷酸基、膦酸基、异氰酸酯基、环氧基、甲硅烷基、氨基、腈基、硝基等。酸酐基的具体例为马来酸酐基。在嵌段共聚物包含改性基团的情况下，有时产生粘合剂113与集电体100中所含的金属的相互作用。根据该相互作用，有电极1000中活性物质层110与集电体100的剥离强度进一步提高的倾向。
粘合剂113中所含的嵌段共聚物可以包含改性基团作为氮成分。所谓包含氮成分的改性基团，是含氮官能团，可举出例如胺化合物这样的氨基等。改性基团的位置可以为聚合物链末端。粘合剂113中所含的嵌段共聚物例如可以为末端胺改性的氢化苯乙烯系三嵌段共聚物。
在粘合剂113中，嵌段共聚物的重均分子量(Mw)为17万以上。嵌段共聚物的重均分子量也可以为20万以上，也可以为23万以上，也可以为30万以上，也可以为40万以上。嵌段共聚物的重均分子量的上限值没有特别限定，例如为100万。重均分子量可以通过使用聚苯乙烯作为标准试样的凝胶渗透色谱(GPC)测定来确定。换言之，重均分子量是利用聚苯乙烯进行换算得到的值。在GPC测定中，可以使用氯仿作为洗脱液。在GPC图中观察到2个以上的峰顶的情况下，可以将由包含各峰顶的整体峰范围算出的重均分子量视为嵌段共聚物的重均分子量。
在粘合剂113中，嵌段共聚物的分散度可以为1.6以下，也可以为1.5以下，也可以为1.4以下，也可以为1.3以下。嵌段共聚物的分散度的下限值没有特别限定，例如为1.1。嵌段共聚物的分散度是指重均分子量(Mw)相对于数均分子量(Mn)之比(Mw/Mn)。嵌段共聚物的数均分子量可以通过针对重均分子量而在上文中记述的GPC测定来确定。关于嵌段共聚物，在分散度为1.6以下而分子量分布窄的情况下，在多个嵌段共聚物的聚合物链彼此之间更均匀地产生相互作用。由此，有电极1000中活性物质层110与集电体100的剥离强度进一步提高的倾向。
在粘合剂113的嵌段共聚物中，第1嵌段的平均聚合度可以为210以上，也可以为230以上，也可以为250以上，也可以为270以上，也可以为280以上，也可以为300以上，也可以为350以上，也可以为400以上，也可以为460以上。第1嵌段的平均聚合度的上限值没有特别限定，例如为1000。通过第1嵌段的平均聚合度为210以上的构成，有实施方式1中的电极1000中活性物质层110与集电体100的粘接强度进一步提高的倾向。
在粘合剂113的嵌段共聚物中，所谓第1嵌段的平均聚合度，是按每1个第1嵌段计的聚合度的平均值。例如，在嵌段共聚物为ABA型的三嵌段共聚物的情况下，第1嵌段的平均聚合度相当于构成三嵌段共聚物的1个聚合物链中所含的2个A嵌段中的重复单元数的平均值。在嵌段共聚物为ABA型的三嵌段共聚物的情况下，第1嵌段的平均聚合度可以基于嵌段共聚物的数均分子量(Mn)、嵌段共聚物中的具有芳香环的重复单元的摩尔分率具有芳香环的重复单元的分子量(M1)及构成第2嵌段的重复单元的分子量(M2)而由下述式(i)算出。
[数1]
需要说明的是，在嵌段共聚物中，具有芳香族环的重复单元的聚合度与构成第2嵌段的重复单元的聚合度之比为m:n的情况下，嵌段共聚物中的具有芳香环的重复单元的摩尔分率可以通过/>来算出。嵌段共聚物中的具有芳香环的重复单元的摩尔分率/>例如可以通过质子核磁共振(1H NMR)测定而求出。
粘合剂113也可以包含通常可用作电池用粘合剂的粘结剂这样的除嵌段共聚物以外的粘合剂。或者，粘合剂113也可以为嵌段共聚物。换言之，粘合剂113可以仅包含嵌段共聚物。
作为粘结剂，可举出聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯、聚丙烯、芳族聚酰胺树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸己酯、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸己酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚醚、聚碳酸酯、聚醚砜、聚醚酮、聚醚醚酮、聚苯硫醚、六氟聚丙烯、苯乙烯丁二烯橡胶、羧甲基纤维素、及乙基纤维素等。作为粘结剂，也可使用利用选自由四氟乙烯、六氟乙烯、六氟丙烯、全氟烷基乙烯基醚、偏氟乙烯、三氟氯乙烯、乙烯、丙烯、丁二烯、异戊二烯、苯乙烯、五氟丙烯、氟甲基乙烯基醚、丙烯酸酯、丙烯酸、及己二烯组成的组中的2种以上单体合成的共聚物。它们可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。
作为粘结剂，从粘结性优异的观点考虑，可以包含弹性体。所谓弹性体，是指具有橡胶弹性的聚合物。用作粘合剂113的弹性体可以为热塑性弹性体，也可以为热固性弹性体。作为弹性体，除了上述的苯乙烯系弹性体之外，还可举出丁二烯橡胶(BR)、异戊二烯橡胶(IR)、氯丁二烯橡胶(CR)、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、氢化异戊二烯橡胶(HIR)、氢化丁基橡胶(HIIR)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、丙烯酸酯丁二烯橡胶(ABR)等。也可以使用包含从它们之中选择的2种以上弹性体的混合物。
<活性物质>
在实施方式1中，活性物质112为正极活性物质或负极活性物质。在活性物质112为正极活性物质的情况下，可以将电极1000用作正极。在活性物质112为负极活性物质的情况下，可以将电极1000用作负极。
作为活性物质112的正极活性物质例如为具有吸藏并且释放金属离子(例如，锂离子)的特性的材料。正极活性物质的例子为含有锂的过渡金属氧化物、过渡金属氟化物、聚阴离子材料、氟化聚阴离子材料、过渡金属硫化物、过渡金属氧硫化物、过渡金属氧氮化物等。含有锂的过渡金属氧化物的例子为Li(Ni,Co,Al)O2、Li(Ni,Co,Mn)O2、LiCoO2等。活性物质112包含例如含有锂的过渡金属氧化物。在使用含有锂的过渡金属氧化物作为活性物质112的情况下，能够降低电极1000及电池的制造成本，并且能够提高电池的平均放电电压。
活性物质112可以包含镍钴锰酸锂。该活性物质112适于提高电池的能量密度。例如，作为活性物质112的正极活性物质可以为Li(Ni,Co,Mn)O2。
作为活性物质112的负极活性物质例如为具有吸藏并且释放金属离子(例如，锂离子)的特性的材料。负极活性物质的例子为金属材料、碳材料、氧化物、氮化物、锡化合物、硅化合物等。金属材料可以为金属单质，也可以为合金。金属材料的例子为锂金属、锂合金等。碳材料的例子为天然石墨、焦炭、石墨化中间相炭、碳纤维、球状碳、人造石墨、非晶质碳等。通过使用硅(Si)、锡(Sn)、硅化合物、锡化合物等作为活性物质112，能够提高电池的容量密度。通过使用包含钛(Ti)或铌(Nb)的氧化物化合物作为活性物质112，能够提高电池的安全性。
<固体电解质>
在实施方式1中，作为固体电解质111，可使用硫化物固体电解质、氧化物固体电解质、卤化物固体电解质、高分子固体电解质、络合物氢化物固体电解质等。固体电解质111也可以包含卤化物固体电解质。
在本公开中，所谓“氧化物固体电解质”，是指包含氧的固体电解质。氧化物固体电解质可以还包含除硫及卤族元素以外的阴离子作为除氧以外的阴离子。
在本公开中，所谓“卤化物固体电解质”，是指包含卤族元素并且不含硫的固体电解质。在本公开中，所谓不含硫的固体电解质，是指由不含硫元素的组成式表示的固体电解质。因此，极微量的硫成分、例如硫为0.1质量％以下的固体电解质被包括在不含硫的固体电解质中。卤化物固体电解质可以还包含氧作为除卤族元素以外的阴离子。
作为硫化物固体电解质，可使用例如，Li2S-P2S5、Li2S-SiS2、Li2S-B2S3、Li2S-GeS2、Li3.25Ge0.25P0.75S4、Li10GeP2S12等。也可以在它们中添加LiX、Li2O、MOq、LipMOq等。“LiX”中的元素X为选自由F、Cl、Br及I组成的组中的至少1种元素。“MOq”及“LipMOq”中的元素M为选自由P、Si、Ge、B、Al、Ga、In、Fe及Zn组成的组中的至少1种元素。“MOq”及“LipMOq”中的p及q各自独立地为自然数。
作为硫化物固体电解质，也可以使用例如Li2S-P2S5系玻璃陶瓷。在Li2S-P2S5系玻璃陶瓷中，可以添加有LiX、Li2O、MOq、LipMOq等，也可以添加选自LiCl、LiBr及LiI中的2种以上。Li2S-P2S5系玻璃陶瓷为比较柔软的材料，因此，根据包含Li2S-P2S5系玻璃陶瓷的固体电解质片，能够制造耐久性更高的电池。
作为氧化物固体电解质，可使用例如，以LiTi2(PO4)3及其元素置换体为代表的NASICON型固体电解质、(LaLi)TiO3系的钙钛矿型固体电解质、以Li14ZnGe4O16、Li4SiO4、LiGeO4及其元素置换体为代表的LISICON型固体电解质、以Li7La3Zr2O12及其元素置换体为代表的石榴石型固体电解质、Li3PO4及其N置换体、以LiBO2、Li3BO3等Li-B-O化合物作为基础并添加Li2SO4、Li2CO3等而得到的玻璃、及玻璃陶瓷等。
卤化物固体电解质例如包含Li、M1及X。M1为选自由除Li以外的金属元素及准金属元素组成的组中的至少1种元素。X为选自由F、Cl、Br及I组成的组中的至少1种元素。卤化物固体电解质具有高的热稳定性，因此能够提高电池的安全性。此外，卤化物固体电解质不含硫，因此能够抑制硫化氢气体的产生。另一方面，与硫化物固体电解质相比，卤化物固体电解质是硬且脆的材料。根据实施方式1的电极1000，即使在使用了卤化物固体电解质的情况下，也能够更有效地提高活性物质层110与集电体100的剥离强度。
在本公开中，“准金属元素”为B、Si、Ge、As、Sb及Te。
在本公开中，“金属元素”是除氢之外的元素周期表1族至12族中所包含的全部元素、以及除B、Si、Ge、As、Sb、Te、C、N、P、O、S及Se之外的元素周期表13族至16族中所包含的全部元素。
即，在本公开中，“准金属元素”及“金属元素”是在与卤族元素形成了无机化合物时能成为阳离子的元素组。
例如，卤化物固体电解质可以为由下述的组成式(1)表示的材料。
LiαM1βXγ···式(1)
在上述的组成式(1)中，α、β及γ各自独立地为大于0的值。γ可以为4、6等。
根据以上的构成，卤化物固体电解质的离子传导率提高，因此实施方式1中的电极1000的离子传导率能够提高。因此，实施方式1中的电极1000在被用于电池的情况下，能够进一步提高该电池的循环特性。
在上述组成式(1)中，元素M1可以包含Y(＝钇)。即，卤化物固体电解质可以包含Y作为金属元素。
包含Y的卤化物固体电解质例如可以由下述的组成式(2)表示。
LiaMebYcX6···式(2)
在式(2)中，a、b及c可以满足a+mb+3c＝6、以及c>0。元素Me为选自由除Li及Y以外的金属元素及准金属元素组成的组中的至少1种元素。m表示元素Me的价数。需要说明的是，在元素Me包含多种元素的情况下，mb为各元素的组成比与该元素的价数的乘积的合计值。例如，在Me包含元素Me1和元素Me2、元素Me1的组成比为b1、元素Me1的价数为m1、元素Me2的组成比为b2、元素Me2的价数为m2的情况下，mb由m1b1+m2b2表示。在上述组成式(2)中，元素X为选自由F、Cl、Br及I组成的组中的至少1种元素。
元素Me例如也可以为选自由Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Sc、Al、Ga、Bi、Zr、Hf、Ti、Sn、Ta、Gd及Nb组成的组中的至少1种元素。
作为卤化物固体电解质，可使用例如以下的材料。根据以下的材料，固体电解质111的离子传导率进一步提高，因此实施方式1中的电极1000的离子传导性能够进一步提高。由此，实施方式1中的电极1000能够进一步提高电池的循环特性。
卤化物固体电解质也可以为由以下的组成式(A1)表示的材料。
Li6-3dYdX6···式(A1)
在组成式(A1)中，元素X为选自由Cl、Br及I组成的组中的至少1种元素。在组成式(A1)中，d满足0<d<2。
卤化物固体电解质也可以为由以下的组成式(A2)表示的材料。
Li3YX6···式(A2)
在组成式(A2)中，元素X为选自由Cl、Br及I组成的组中的至少1种元素。
卤化物固体电解质也可以为由以下的组成式(A3)表示的材料。
Li3-3δY1+δCl6···式(A3)
在组成式(A3)中，δ满足0<δ≤0.15。
卤化物固体电解质也可以为由以下的组成式(A4)表示的材料。
Li3-3δY1+δBr6···式(A4)
在组成式(A4)中，δ满足0<δ≤0.25。
卤化物固体电解质也可以为由以下的组成式(A5)表示的材料。
Li3-3δ+aY1+δ-aMeaCl6-x-yBrxIy···式(A5)
在组成式(A5)中，元素Me为选自由Mg、Ca、Sr、Ba及Zn组成的组中的至少1种元素。
此外，在上述组成式(A5)中，满足：
-1<δ<2，
0<a<3，
0<(3-3δ+a)，
0<(1+δ-a)，
0≤x≤6，
0≤y≤6，以及
(x+y)≤6。
卤化物固体电解质也可以为由以下的组成式(A6)表示的材料。
Li3-3δY1+δ-aMeaCl6-x-yBrxIy···式(A6)
在组成式(A6)中，元素Me为选自由Al、Sc、Ga及Bi组成的组中的至少1种元素。
此外，在上述组成式(A6)中，满足：
-1<δ<1，
0<a<2，
0<(1+δ-a)，
0≤x≤6，
0≤y≤6，以及
(x+y)≤6。
卤化物固体电解质也可以为由以下的组成式(A7)表示的材料。
Li3-3δ-aY1+δ-aMeaCl6-x-yBrxIy···式(A7)
在组成式(A7)中，元素Me为选自由Zr、Hf及Ti组成的组中的至少1种元素。
此外，在上述组成式(A7)中，满足：
-1<δ<1，
0<a<1.5，
0<(3-3δ-a)，
0<(1+δ-a)，
0≤x≤6，
0≤y≤6，以及
(x+y)≤6。
卤化物固体电解质也可以为由以下的组成式(A8)表示的材料。
Li3-3δ-2aY1+δ-aMeaCl6-x-yBrxIy···式(A8)
在组成式(A8)中，元素Me为选自由Ta及Nb组成的组中的至少1种元素。
此外，在上述组成式(A8)中，满足：
-1<δ<1，
0<a<1.2，
0<(3-3δ-2a)，
0<(1+δ-a)，
0≤x≤6，
0≤y≤6，以及
(x+y)≤6。
卤化物固体电解质也可以为包含Li、M2、O(氧)及X2的化合物。元素M2例如包含选自由Nb及Ta组成的组中的至少1种元素。另外，X2为选自由F、Cl、Br及I组成的组中的至少1种元素。
包含Li、M2、X2及O(氧)的化合物例如可以由组成式：LixM2OyX25+x―2y表示。在此，x可以满足0.1<x<7.0。y可以满足0.4<y<1.9。
作为卤化物固体电解质，更具体而言，可使用例如，Li3Y(Cl,Br,I)6、Li2.7Y1.1(Cl,Br,I)6、Li2Mg(F,Cl,Br,I)4、Li2Fe(F,Cl,Br,I)4、Li(Al,Ga,In)(F,Cl,Br,I)4、Li3(Al,Ga,In)(F,Cl,Br,I)6、Li3(Ca,Y,Gd)(Cl,Br,I)6、Li2.7(Ti,Al)F6、Li2.5(Ti,Al)F6、Li(Ta,Nb)O(F,Cl)4等。需要说明的是，在本公开中，将式中的元素像“(Al,Ga,In)”这样表示时，该表述表示选自括号内的元素组中的至少1种元素。即，“(Al,Ga,In)”与“选自由Al、Ga及In组成的组中的至少1种元素”同义。在其他元素的情况下也是同样的。
作为高分子固体电解质，可使用例如高分子化合物与锂盐形成的化合物。高分子化合物可以具有环氧乙烷结构。具有环氧乙烷结构的高分子化合物能够含有较多的锂盐。因此，能够进一步提高离子传导率。作为锂盐，可使用LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiSO3CF3、LiN(SO2F)2、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)(SO2C4F9)、LiC(SO2CF3)3等。锂盐可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
作为络合物氢化物固体电解质，可使用例如LiBH4-LiI、LiBH4-P2S5等。
<活性物质层>
如上所述，活性物质层110包含固体电解质111。根据该构成，活性物质层110的内部的离子传导性提高，对于电池而言，能进行高输出功率下的工作。
在活性物质层110中所含的固体电解质111的形状为粒子状(例如，球状)的情况下，该固体电解质111的中值粒径可以为100μm以下。在固体电解质111的中值粒径为100μm以下的情况下，活性物质112和固体电解质111能够在活性物质层110中良好地分散。由此，电池的充放电特性提高。
活性物质层110中所含的固体电解质111的中值粒径可以小于活性物质112的中值粒径。由此，固体电解质111和活性物质112能够良好地分散。
活性物质112的中值粒径可以为0.1μm以上且100μm以下。在活性物质的中值粒径为0.1μm以上的情况下，在活性物质层110中，活性物质112和固体电解质111能够良好地分散。结果，使用了电极1000的电池的充放电特性提高。在活性物质112的中值粒径为100μm以下的情况下，活性物质内的锂扩散速度提高。因此，使用了电极1000的电池能够在高输出功率下工作。
所谓中值粒径，是指体积基准的粒度分布中的累积体积等于50％的粒径。体积基准的粒度分布可利用激光衍射散射法求出。对于以下的其他材料而言也是同样的。
在活性物质层110中，关于活性物质112与固体电解质111的体积比率“v1:100-v1”，可以满足30≤v1≤95。v1表示将活性物质层110中所含的活性物质112及固体电解质111的合计体积设为100时的活性物质112的体积比率。在满足30≤v1的情况下，对于电池而言，容易确保充分的能量密度。在满足v1≤95的情况下，对于电池而言，能够更容易地进行高输出功率下的工作。
活性物质层110的厚度可以为10μm以上且500μm以下。在活性物质层110的厚度为10μm以上的情况下，对于电池而言，能够容易地确保充分的能量密度。在活性物质层110的厚度为500μm以下的情况下，对于电池而言，能够更容易地进行高输出功率下的工作。
活性物质112可以为了降低其与固体电解质111的界面电阻而利用被覆材料进行被覆。作为被覆材料，可使用电子传导性低的材料。作为被覆材料，可使用氧化物材料、氧化物固体电解质等。
作为用于被覆材料的氧化物材料，可使用SiO2、Al2O3、TiO2、B2O3、Nb2O5、WO3、ZrO2等。
作为用于被覆材料的氧化物固体电解质，可使用例如，LiNbO3等Li-Nb-O化合物、LiBO2及Li3BO3等Li-B-O化合物、LiAlO2等Li-Al-O化合物、Li4SiO4等Li-Si-O化合物、Li2SO4等Li-S-O化合物、Li4Ti5O12等Li-Ti-O化合物、Li2ZrO3等Li-Zr-O化合物、Li2MoO3等Li-Mo-O化合物、LiV2O5等Li-V-O化合物、Li2WO4等Li-W-O化合物等。氧化物固体电解质具有较高的离子传导率及较高的高电位稳定性。因此，通过使用氧化物固体电解质作为被覆材料，能够进一步提高电池的充放电效率。
对活性物质112进行被覆的被覆材料可以在包含上述氧化物固体电解质的同时还包含上述卤化物固体电解质。活性物质层110可以包含经该被覆材料被覆的活性物质112和作为固体电解质111的硫化物固体电解质。
在活性物质层110中，粘合剂113相对于固体电解质111的比率可以为0.5质量％以上且10质量％以下，也可以为1质量％以上且6质量％以下，也可以为1质量％以上且5质量％以下。在粘合剂113相对于固体电解质111的比率为0.5质量％以上时，有利用粘合剂113使更多的固体电解质111的粒子彼此粘结的倾向。由此，能够提高活性物质层110的膜强度。在粘合剂113相对于固体电解质111的比率为10质量％以下时，有活性物质层110中固体电解质111的粒子彼此的接触性提高的倾向。由此，能够提高活性物质层110的离子传导率。
[集电体]
实施方式1中的集电体100具有基板101及被覆层102。被覆层102被覆基板101并且与活性物质层110相接触。被覆层102包含导电性碳。如上所述，通过这样的构成，在实施方式1中的电极1000中，产生活性物质层110中的粘合剂113中所含的嵌段共聚物的芳香环、与集电体100中的被覆层102中所含的导电性碳的相互作用。通过该相互作用，能够提高活性物质层110与集电体100的密合性。
<被覆层>
实施方式1中的被覆层102可以在整体上将基板101的主面被覆，也可以部分地将基板101的主面被覆。“主面”是指基板101的具有最大面积的面。被覆层102位于基板101与活性物质层110之间，与基板101及活性物质层110分别接触。被覆层102的形状可以为点状、条纹状等。
作为被覆层102中所含的导电性碳，可举出天然石墨、人造石墨等石墨类、乙炔黑(AB)、科琴黑(KB)等炭黑类、气相沉积法碳(VGCF(注册商标))、碳纳米管(CNT)等导电性纤维类等。
被覆层102中的导电性碳的含有率没有特别限定，例如为5质量％以上且80质量％以下，也可以为10质量％以上且60质量％以下，也可以为15质量％以上且45质量％以下。在导电性碳的含有率为5质量％以上的情况下，被覆层102的导电性提高，因此能实现电池的高输出功率化。在导电性碳的含有率为80质量％以下的情况下，后述的粘结剂等充分地存在，由此，存在抑制被覆层102的剥离的倾向。
被覆层102也可以包含除导电性碳以外的其他元素或成分。其他元素或成分可通过搀合等添加至被覆层102中。例如，在被覆层102的一部分表面上，可以形成有不可避免的氧化被膜等。即，被覆层102可以包含不可避免的氧化物等。此外，被覆层102也可以包含粘结剂。包含粘结剂的被覆层102有容易被维持于基板101上的倾向。作为粘结剂，没有特别限定，可以使用上述的粘结剂。作为粘结剂，可以使用例如，聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、聚偏氟乙烯(PVDF)等氟系树脂。氟系树脂具有优异的耐溶剂性，因此，即使在利用湿式涂布法制作活性物质层110的情况下，也能够抑制被覆层102的剥离。
被覆层102可以通过例如向基板101的表面溅射被覆层102的材料的方法等来制作。被覆层102也可以通过将包含被覆层102的材料的溶液或分散液涂布于基板101的表面来制作。溶液或分散液的涂布可以利用凹版涂布机、模涂机等进行。
将包含被覆层102的材料的溶液或分散液涂布于基板101的表面的情况下，被覆层102的材料的涂布重量没有特别限定，例如为0.01g/m2以上且5g/m2以下，也可以为0.1g/m2以上且3g/m2以下。在涂布重量为0.01g/m2以上的情况下，能够充分防止基板101与活性物质层110的接触，由此，能够抑制基板101的腐蚀。在涂布重量为5g/m2以下的情况下，被覆层102的电阻减少，对于电池而言，能够容易地进行高输出功率下的工作。
被覆层102的厚度没有特别限定，例如为0.001μm以上且5μm以下，也可以为0.1μm以上且2μm以下。在被覆层102的厚度为0.001μm以上的情况下，能够充分防止基板101与活性物质层110的接触，由此，能够抑制基板101的腐蚀。在被覆层102的厚度为5μm以下的情况下，被覆层102的电阻减少，对于电池而言，能够容易地进行高输出功率下的工作。
<基板>
基板101具有例如板状的形状。作为基板101的材料，可以使用金属或合金。作为金属，可举出铝、铁、镍、铜等。作为金属合金，可举出铝合金、不锈钢(SUS)等。基板101可以包含铝或铝合金。
基板101可以含有铝作为主成分。所谓“基板101含有铝作为主成分”，是指基板101中的铝的含有率为50质量％以上。铝是具有高导电性的轻量金属。因此，具备含有铝作为主成分的基板101的电极1000能够提高电池的重量能量密度。含有铝作为主成分的基板101可以还包含除铝以外的元素。需要说明的是，在基板101仅由铝构成的情况下，即基板101中的铝的含有率为100％的情况下，有时基板101的强度降低。因此，基板101可以含有除铝以外的元素。基板101中的铝的含有率可以为99质量％以下，也可以为90质量％以下。
基板101可以含有铝合金。铝合金是轻量的，并且具有高强度。因此，具备含有铝合金的基板101的电极1000能够实现兼顾了高重量能量密度及高耐久性的电池。铝合金没有特别限定，可举出例如，Al-Cu合金、Al-Mn合金、Al-Mn-Cu合金、Al-Fe-Cu合金等。
作为实施方式1中的基板101的材料，可以使用Al-Mn合金。Al-Mn合金具有高强度，并且具有优异的成型性及耐腐蚀性。因此，具备含有Al-Mn合金的基板101的电极1000能够提高电池的循环特性。
基板101的厚度没有特别限定，例如为0.1μm以上且50μm以下，也可以为1μm以上且30μm以下。在基板101的厚度为0.1μm以上的情况下，基板101的强度提高，因此可抑制基板101的破损。在基板101的厚度为50μm以下的情况下，基板101的电阻减少，对于电池而言，能够容易地进行高输出功率下的工作。
<集电体>
集电体100具有例如板状的形状。集电体100的厚度可以为0.1μm以上且1mm以下。在集电体100的厚度为0.1μm以上的情况下，集电体100的强度提高，因此可抑制集电体100的破损。在集电体100的厚度为1mm以下的情况下，电极1000的电阻减少，对于电池而言，能够容易地进行高输出功率下的工作。即，通过适当地调整集电体100的厚度，能够稳定地制造电池，并且，对于电池而言，能够进行高输出功率下的工作。
[电极的制造方法]
实施方式1中的电极1000例如可以通过以下方法制作。首先，准备用于形成活性物质层110的包含固体电解质111、活性物质112及粘合剂113的分散体。作为分散体，可以使用使固体电解质111、活性物质112及粘合剂113分散于溶剂中而得到的浆料。作为溶剂，可使用不与固体电解质111反应的溶剂、例如甲苯等芳香烃系溶剂。接下来，将分散体涂敷于集电体100的被覆层102上。作为涂敷分散体的方法，可举出模涂法、凹版涂布法、刮刀法、棒涂敷法、喷雾涂敷法、静电涂敷法等。通过使所得到的涂布膜干燥，从而形成活性物质层110，能够得到电极1000。涂布膜的干燥方法没有特别限定。例如，可以在80℃以上的温度下将涂布膜加热1分钟以上，由此使涂布膜干燥。涂布膜的干燥可以在真空气氛或减压气氛下进行。需要说明的是，有时将在被覆层102上涂敷分散体而制作活性物质层110的方法称为湿式涂布法。
(实施方式2)
以下对实施方式2进行说明。适宜地省略与上述实施方式1重复的说明。
图2示出实施方式2涉及的电池2000的截面图。
实施方式2中的电池2000具备正极201、负极203及电解质层202。
选自正极201及负极203中的至少一者为上述实施方式1中的电极1000。即，选自正极201及负极203中的至少一者具备在实施方式1中说明过的活性物质层110及集电体100。
电解质层202位于正极201与负极203之间。
通过以上的构成，实施方式2的电池2000能够提高输出功率特性。
如图2所示，在实施方式2中的电池2000中，正极201可以为上述实施方式1中的电极1000。在该情况下，正极201具备在实施方式1中说明过的活性物质层110及集电体100。在下文中，对正极201为电极1000的电池2000进行说明。但是，实施方式2的电池2000并不限定于以下方式。在电池2000中，负极203也可以为上述实施方式1中的电极1000。
根据以上的构成，能够进一步提高电池2000的输出特性。
电解质层202是包含电解质材料的层。作为电解质材料，可举出例如固体电解质。即，电解质层202可以为固体电解质层。作为电解质层202中所含的固体电解质，可以使用作为实施方式1的固体电解质111而例示的固体电解质，例如，可使用硫化物固体电解质、氧化物固体电解质、卤化物固体电解质、高分子固体电解质、络合物氢化物固体电解质等。固体电解质可以为卤化物固体电解质。卤化物固体电解质具有高的热稳定性，因此能够提高电池2000的安全性。
电解质层202可以包含固体电解质作为主成分。电解质层202可以包含以相对于电解质层202整体而言的质量比例计为70％以上(70质量％以上)的固体电解质。
根据以上的构成，能够提高电池2000的充放电特性。
电解质层202可以包含固体电解质作为主成分，进一步包含不可避免的杂质、或在合成固体电解质时使用的起始原料、副产物及分解产物等。
电解质层202可以除了不可避免地混入的杂质之外，包含以相对于电解质层202整体而言的质量比例计为100％(100质量％)的固体电解质。
根据以上的构成，能够进一步提高电池2000的充放电特性。
电解质层202可以包含作为固体电解质而举出的材料中的2种以上。例如，电解质层202可以包含卤化物固体电解质和硫化物固体电解质。
电解质层202的厚度可以为1μm以上且300μm以下。在电解质层202的厚度为1μm以上的情况下，正极201与负极203发生短路的可能性降低。在电解质层202的厚度为300μm以下的情况下，对于电池2000而言，能够容易地进行高输出功率下的工作。即，若适当地调整了电解质层202的厚度，则能够充分确保电池2000的安全性，并且能够使电池2000在高输出功率下工作。
电池2000中所含的固体电解质的形状没有特别限定。固体电解质的形状可以为针状、球状、椭圆球状等。固体电解质的形状也可以为粒子状。
负极203可以包含电解质材料，例如可以包含固体电解质。作为固体电解质，可使用作为构成电解质层202的材料而例示的固体电解质。根据以上的构成，负极203的内部的离子传导性(例如，锂离子传导性)提高，对于电池2000而言，能够进行高输出功率下的工作。
负极203例如包含具有吸藏并且释放金属离子(例如，锂离子)的特性的材料作为负极活性物质。作为负极活性物质，可以使用在上述实施方式1中例示的材料。
负极活性物质的中值粒径可以为0.1μm以上且100μm以下。在负极活性物质的中值粒径为0.1μm以上的情况下，在负极203中，负极活性物质和固体电解质能够良好地分散。由此，电池2000的充放电特性提高。在负极活性物质的中值粒径为100μm以下的情况下，负极活性物质内的锂扩散速度提高。因此，电池2000能够在高输出功率下工作。
负极活性物质的中值粒径可以大于固体电解质的中值粒径。由此，固体电解质和负极活性物质能够良好地分散。
在负极203中，关于负极活性物质与固体电解质的体积比率“v2:100-v2”，可以满足30≤v2≤95。v2表示将负极203中所含的负极活性物质及固体电解质的合计体积设为100时的负极活性物质的体积比率。在满足30≤v2的情况下，对于电池2000而言，容易确保充分的能量密度。在满足v2≤95的情况下，对于电池2000而言，能够更容易地进行高输出功率下的工作。
负极203的厚度可以为10μm以上且500μm以下。在负极203的厚度为10μm以上的情况下，对于电池2000而言，能够容易地确保充分的能量密度。在负极203的厚度为500μm以下的情况下，对于电池2000而言，能够更容易地进行高输出功率下的工作。
负极活性物质可以为了降低其与固体电解质的界面电阻而利用被覆材料进行被覆。作为被覆材料，可使用电子传导性低的材料。作为被覆材料，可使用氧化物材料、氧化物固体电解质等。作为被覆材料，可以使用在上述实施方式1中例示的材料。
选自电解质层202及负极203中的至少一者可以出于提高粒子彼此的密合性的目的而包含粘结剂。作为粘结剂，可使用实施方式1中例示的材料。
作为粘结剂，从粘结性优异的观点考虑，可以使用弹性体。作为弹性体，可使用实施方式1中例示的材料。作为粘结剂，可以将从它们之中选择的2种以上材料混合而使用。在粘结剂包含热塑性弹性体的情况下，例如，通过制造电池2000时的热压缩，能够针对电解质层202或负极203实现高度填充。
在正极201中，活性物质层110的粘合剂113除了包含上述嵌段共聚物以外，可以还包含上述粘结剂，也可以不包含上述粘结剂。
选自正极201的活性物质层110、电解质层202及负极203中的至少一者可以出于使锂离子的授受变得容易并且提高电池2000的输出特性的目的而包含非水电解液、凝胶电解质或离子液体。
非水电解液包含非水溶剂及溶解于非水溶剂中的锂盐。作为非水溶剂，可使用环状碳酸酯溶剂、链状碳酸酯溶剂、环状醚溶剂、链状醚溶剂、环状酯溶剂、链状酯溶剂、氟溶剂等。作为环状碳酸酯溶剂，可举出碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯等。作为链状碳酸酯溶剂，可举出碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯等。作为环状醚溶剂，可举出四氢呋喃、1,4-二氧杂环己烷、1,3-二氧杂环戊烷等。作为链状醚溶剂，可举出1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷等。作为环状酯溶剂，可举出γ-丁内酯等。作为链状酯溶剂，可举出乙酸甲酯等。作为氟溶剂，可举出氟碳酸亚乙酯、氟丙酸甲酯、氟苯、氟碳酸甲乙酯、氟碳酸二亚甲基酯等。作为非水溶剂，可以单独使用选自它们中的1种非水溶剂，也可以使用选自它们中的2种以上的非水溶剂的混合物。
在非水电解液中，可以包含选自由氟碳酸亚乙酯、氟丙酸甲酯、氟苯、氟碳酸甲乙酯、及氟碳酸二亚甲基酯组成的组中的至少1种氟溶剂。
作为锂盐，可举出LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiSO3CF3、LiN(SO2F)2、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)(SO2C4F9)、LiC(SO2CF3)3等。作为锂盐，可以单独使用选自它们中的1种锂盐，也可以使用选自它们中的2种以上的锂盐的混合物。非水电解液中的锂盐的浓度可以为0.5mol/升以上且2mol/升以下。
作为凝胶电解质，可使用使聚合物材料中含有非水电解液而形成的材料。作为聚合物材料，可举出聚环氧乙烷、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、具有环氧乙烷键的聚合物等。
构成离子液体的阳离子可以为四烷基铵、四烷基鏻等脂肪族链状季阳离子、吡咯烷类、吗啉/>类、咪唑啉/>类、四氢嘧啶/>类、哌嗪/>类、哌啶/>类等脂肪族环状铵、吡啶/>类、咪唑/>类等含氮杂环芳香族阳离子等。构成离子液体的阴离子可以为PF6 -、BF4 -、SbF6 -、AsF6 -、SO3CF3 -、N(SO2F)2 -、N(SO2CF3)2 -、N(SO2C2F5)2 -、N(SO2CF3)(SO2C4F9)-、C(SO2CF3)3 -等。离子液体也可以含有锂盐。
选自正极201的活性物质层110及负极203中的至少一者可以出于提高电子传导性的目的而包含导电助剂。作为导电助剂，可举出例如天然石墨、人造石墨等石墨类、乙炔黑、科琴黑等炭黑类、碳纤维、金属纤维等导电性纤维类、氟化碳、铝等导电性粉末类、氧化锌、钛酸钾等导电性晶须类、氧化钛等导电性金属氧化物、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等导电性高分子等。若使用碳材料作为导电助剂，则能够实现低成本化。
作为电池2000的形状，可举出纽扣型、圆筒型、方型、片型、按钮型、扁平型、层叠型等。
实施方式2中的电池2000例如可以通过以下方法制造。首先，分别准备集电体100、用于形成活性物质层110的材料、用于形成电解质层202的材料、用于形成负极203的材料、负极203用的集电体。使用这些材料，通过已知的方法制作依次配置有正极201、电解质层202及负极203的层叠体。由此，能够制造电池2000。
实施例
以下，使用实施例及比较例对本公开的详情进行说明。需要说明的是，本公开的电极及电池并不限定于以下的实施例。
<实施例1-1>
[卤化物固体电解质的制作]
在露点为-60℃以下的氩手套箱内，以YCl3:LiCl:LiBr＝1:1:2的摩尔比称量了作为原料粉末的YCl3、LiCl及LiBr。接下来，将这些原料粉末混合。使用电炉，在520℃下对所得到的混合物进行2小时烧成处理，由此得到作为卤化物固体电解质的Li3YBr2Cl4(以下，记载为“LYBC”)。
[溶剂]
在以下的全部工序中，作为溶剂，使用了市售的脱水溶剂、或通过氮气鼓泡进行了脱水的溶剂。溶剂中的水分量为10质量ppm以下。
[粘合剂溶液的制作]
向粘合剂中加入溶剂，使粘合剂溶解或分散于溶剂中，由此调制成粘合剂溶液。粘合剂溶液中的粘合剂的浓度调整至5质量％以上且6质量％以下。接下来，通过氮气鼓泡进行了脱水处理，直至粘合剂溶液的水分量达到10质量ppm以下。
在实施例1-1中，作为粘合剂溶液的溶剂，使用了对氯甲苯。作为构成粘合剂的嵌段共聚物，使用了作为氢化苯乙烯系热塑性弹性体的SEBS(旭化成社制，タフテック(注册商标)N504)。在该SEBS中，具有芳香环的重复单元的摩尔分率为0.21。
[电极的制作]
在露点为-40℃以下的干燥室内，使用干式气流粉碎机型粉碎机将LYBC粉碎，由此得到LYBC的粉碎粉。接下来，在露点为-60℃以下的氩手套箱内，滴加粘合剂溶液，将LYBC与粘合剂混合。此时，将LYBC及SEBS以LYBC:SEBS＝100:3的质量比混合。进一步，向所得到的混合物中加入对氯甲苯，将固体成分浓度调整为56质量％。接下来，使用自转/公转搅拌机(THINKY社制，ARE-310)，在1600rpm、3分钟的条件下对混合物进行混炼，由此制成浆料。接下来，在铝合金箔(A1N30箔，厚度：15μm)上涂布炭黑，由此制成具有被覆层的集电体。在该集电体的被覆层上涂布浆料，对于所得到的涂布膜，在真空气氛下，在100℃下进行1小时干燥，由此制成实施例1-1的电极。
<实施例1-2>
作为构成粘合剂的嵌段共聚物，使用了SEEPS(クラレ社制，セプトン(注册商标)4099)，除此之外，通过与实施例1-1相同的方法制成实施例1-2的电极。在实施例1-2所使用的SEEPS中，具有芳香环的重复单元的摩尔分率为0.21。
<实施例1-3>
作为构成粘合剂的嵌段共聚物，使用了SEPS(クラレ社制，セプトン(注册商标)2006)，除此之外，通过与实施例1-1相同的方法制成实施例1-3的电极。在实施例1-3所使用的SEPS中，具有芳香环的重复单元的摩尔分率为0.24。
<实施例1-4>
作为构成粘合剂的嵌段共聚物，使用了SBS(旭化成社制，アサプレン(注册商标)T-411)，除此之外，通过与实施例1-1相同的方法制成实施例1-4的电极。在实施例1-4所使用的SBS中，具有芳香环的重复单元的摩尔分率为0.17。
<比较例1-1>
作为集电体，使用了铝合金箔(A1N30箔，厚度：15μm)，除此之外，通过与实施例1-1相同的方法制成比较例1-1的电极。
<比较例1-2>
作为构成粘合剂的嵌段共聚物，使用了SEBS(JSR社制，ダイナロン(注册商标)8903P)，除此之外，通过与实施例1-1相同的方法制成比较例1-2的电极。在比较例1-2所使用的SEBS中，具有芳香环的重复单元的摩尔分率为0.22。
<比较例1-3>
作为构成粘合剂的聚合物，使用了SBR(旭化成社制，タフデン(注册商标)2100R)，除此之外，通过与实施例1-1相同的方法制成比较例1-3的电极。SBR为无规共聚物。
[嵌段共聚物的重均分子量、嵌段共聚物中的具有芳香环的重复单元的摩尔分率、以及嵌段共聚物的第1嵌段的平均聚合度的测定]
通过使用了高效GPC装置(TOSOH社制的HLC-832-GPC)的凝胶渗透色谱(GPC)测定，对构成粘合剂的嵌段共聚物的重均分子量等进行了测定。作为测定试样，使用了使粘合剂溶解于氯仿并利用孔径为0.2μm的过滤器进行过滤而得到的试样。作为柱，使用了2根TOSOH社制的Super HM-H。在GPC测定中，使用了差示折射计(RI)。GPC测定是在流速为0.6mL/min、柱温为40℃的条件下进行的。作为标准试样，使用了单分散聚苯乙烯(TOSOH社)。通过GPC测定而确定了嵌段共聚物的数均分子量(Mn)、重均分子量(Mw)及分散度(Mw/Mn)。
实施例1-1至1-4及比较例1-1至1-2所使用的嵌段共聚物中的具有芳香环的重复单元的摩尔分率通过以下方法进行了确定。首先，对于包含嵌段共聚物的测定试样，使用核磁共振装置(ブルカー社制的AVANCE500)进行了质子核磁共振(1H NMR)测定。作为测定试样，使用了使嵌段共聚物溶解于CDCl3而得到的试样。CDCl3含有0.05％的TMS。1H NMR测定是在共振频率为500MHz、测定温度为23℃的条件下进行的。根据所得到的NMR波谱，确定了来自苯乙烯骨架的峰的积分值和来自除苯乙烯骨架以外的其他骨架的峰的积分值。使用确定出的积分值，确定了嵌段共聚物中的具有芳香环的重复单元的摩尔分率。
对于实施例1-1至1-4及比较例1-1至1-2所使用的嵌段共聚物，基于数均分子量(Mn)、具有芳香环的重复单元的摩尔分率具有芳香环的重复单元的分子量(M1)及构成第2嵌段的重复单元的分子量(M2)，利用下述式(i)算出由具有芳香环的重复单元构成的嵌段(第1嵌段)的平均聚合度。
[数2]
[剥离强度的测定]
对于实施例1-1至1-4及比较例1-1至1-3的电极，通过以下方法实施了剥离强度的测定。
剥离强度的测定是在露点为-40℃以下的干燥室内，使用台式拉伸压缩试验机(エー·アンド·デイ社制的MCT-2150)，通过以下方法实施的。首先，利用双面胶带使已切成15mm宽的电极与ユニレート(注册商标)板粘接。详细而言，介由双面胶带将电极的活性物质层贴合至ユニレート板。接下来，使用试验机，在剥离角度为90°、剥离速度为10mm/min的条件下，使集电体从由ユニレート板固定的活性物质层剥离。测定开始后，忽略从集电体剥离的最初的2mm的长度的测定值，然后，确定了关于从集电体剥离的8mm的长度的活性物质层而连续记录到的测定值(单位：N)的平均值。将该平均值除以电极的宽度而得到的值视为活性物质层与集电体的剥离强度(单位：N/m)。
将以上的测定的结果示于表1中。表1中的粘合剂的种类A至F分别对应于下述聚合物。
A：氢化苯乙烯系热塑性弹性体(SEBS)タフテックN504
B：氢化苯乙烯系热塑性弹性体(SEEPS)セプトン4099
C：氢化苯乙烯系热塑性弹性体(SEPS)セプトン2006
D：苯乙烯系热塑性弹性体(SBS)アサプレンT-411
E：氢化苯乙烯系热塑性弹性体(SEBS)ダイナロン8903P
F：苯乙烯系弹性体(SBR)タフデン2100R
表
如由表1可知的那样，在使用具有三嵌段的序列的嵌段共聚物作为粘合剂、进一步使用炭黑作为被覆层的材料的情况下，嵌段共聚物的重均分子量(Mw)与剥离强度相关。尤其是在包含Mw为17万以上的嵌段共聚物的实施例的电极中，活性物质层与集电体层的剥离强度高。根据该结果，可以说实施例的电极适于提高活性物质层与集电体的剥离强度。
<实施例2-1>
[卤化物固体电解质的分散液的制作]
在露点为-40℃以下的干燥室内，向LYBC中加入对氯甲苯。使用珠磨机装置的湿式微粉碎/分散机将LYBC粉碎，使其分散于溶剂中，由此得到LYBC分散液。LYBC分散液中的固体成分浓度为35质量％。
[活性物质的制作]
首先，准备了经LiNbO3被覆的Li(Ni,Co,Mn)O2。接下来，在露点为-60℃以下的氩手套箱内，以经LiNbO3被覆的Li(Ni,Co,Mn)O2:LYBC:VGCF＝100:7.5:0.41的质量比称量了经LiNbO3被覆的Li(Ni,Co,Mn)O2、LYBC分散液、气相法碳纤维(VGCF)及对氯甲苯。接下来，使用台式捏合机，对这些材料进行混炼，由此制成活性物质。在活性物质中，Li(Ni,Co,Mn)O2被LYBC及LiNbO3所被覆。
[电极复合材料的制作]
在露点为-60℃以下的氩手套箱内，以活性物质:LYBC:LPS:VGCF＝85.0:6.4:8.6:1的质量比称量了上述的活性物质、LYBC、硫化物固体电解质Li2S-P2S5系玻璃陶瓷(LPS)及VGCF。利用石英研钵将它们混合，由此制成电极复合材料。
[电极的制作]
在露点为-60℃以下的氩手套箱内，将粘合剂溶液滴加至电极复合材料中，将它们混合。作为构成粘合剂的嵌段共聚物，使用了作为氢化苯乙烯系热塑性弹性体的SEBS(旭化成社制，タフテック(注册商标)N504)。粘合剂溶液与电极复合材料的混合是以LYBC+LPS:SEBS＝100:2.7的质量比进行的。向所得到的混合物中进一步加入混合二甲苯，将固体成分浓度调整为80质量％。混合二甲苯是以24:42:18:16的质量比包含邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯及乙基苯的混合溶剂。接下来，使用自转/公转搅拌机(THINKY社制，ARE-310)，在1600rpm、3分钟的条件下对混合物进行混炼，由此制成浆料。接下来，在铝合金箔(A3003箔，厚度：15μm)上涂布炭黑，由此制成具有被覆层的集电体。在该集电体的被覆层上涂布浆料，对于所得到的涂布膜，在真空气氛下，在100℃下进行1小时干燥，由此制成实施例2-1的电极。
<实施例2-2>
以LYBC+LPS:SEBS＝100:5.3的质量比进行了粘合剂溶液与电极复合材料的混合，除此之外，通过与实施例2-1相同的方法制成实施例2-2的电极。
<比较例2-1>
作为构成粘合剂的聚合物，使用了SBR(旭化成社制，タフデン(注册商标)2100R)，除此之外，通过与实施例2-1相同的方法制成比较例2-1的电极。SBR为无规共聚物。
<比较例2-2>
以LYBC+LPS:SEBS＝100:5.3的质量比进行了粘合剂溶液与电极复合材料的混合，除此之外，通过与比较例2-1相同的方法制成比较例2-2的电极。
[剥离强度的测定]
对于实施例2-1至2-2及比较例2-1至2-2的电极，通过上述方法实施了剥离强度的测定。
将以上的测定的结果示于表2中。表2中的树脂粘合剂的种类A及F分别对应于下述的聚合物。
A：氢化苯乙烯系热塑性弹性体(SEBS)タフテックN504
F：苯乙烯系弹性体(SBR)タフデン2100R
[表22
由表2可知，在实施例2-1的电极中，与粘合剂相对于固体电解质的比率相同的比较例2-1的电极相比，活性物质层与集电体层的剥离强度得以提高。同样可知，在实施例2-2的电极中，与粘合剂相对于固体电解质的比率相同的比较例2-2的电极相比，活性物质层与集电体层的剥离强度得以提高。如由表2可知的那样，在使用具有三嵌段的序列并且重均分子量为17万以上的嵌段共聚物作为粘合剂、进一步使用炭黑作为被覆层的材料的情况下，活性物质层与集电体层的剥离强度得以提高。根据该结果，可以说实施例的电极适于提高活性物质层与集电体的剥离强度。
<讨论>
由表1所示的实施例1-1的结果与比较例1-1的结果的比较可知，在使用导电性碳作为被覆层的材料的情况下，活性物质层与集电体层的剥离强度提高。
由表1所示的实施例1-1至1-4的结果与比较例1-2及1-3的结果的比较可知，在使用具有三嵌段的序列并且重均分子量为17万以上的嵌段共聚物作为粘合剂的情况下，活性物质层与集电体层的剥离强度提高。
由以上结果确认到，本公开的电极适于抑制活性物质层与集电体的剥离。需要说明的是，本公开的电极为下述电极，其具备活性物质层和集电体，
所述活性物质层包含活性物质、固体电解质及粘合剂；所述集电体具有基板和被覆上述基板并且与上述活性物质层相接触的被覆层，
上述粘合剂含有嵌段共聚物，所述嵌段共聚物包含由具有芳香环的重复单元构成的2个第1嵌段和位于2个上述第1嵌段之间的第2嵌段，
上述嵌段共聚物的重均分子量为17万以上，
上述被覆层包含导电性碳。
产业可利用性
本公开的电极可用于例如全固体锂离子二次电池等。
附图标记说明
100 集电体
101 基板
102 被覆层
110 活性物质层
111 固体电解质
112 活性物质
113 粘合剂
201 正极
202 电解质层
203 负极
1000 电极
2000 电池

Claims (11)

1.一种电极，其具备活性物质层和集电体，
所述活性物质层包含活性物质、固体电解质及粘合剂；所述集电体具有基板和被覆所述基板并且与所述活性物质层相接触的被覆层，
所述粘合剂含有嵌段共聚物，所述嵌段共聚物包含由具有芳香环的重复单元构成的2个第1嵌段和位于2个所述第1嵌段之间的第2嵌段，
所述嵌段共聚物的重均分子量为17万以上，
所述被覆层包含导电性碳。
2.根据权利要求1所述的电极，所述第1嵌段的平均聚合度为210以上。
3.根据权利要求1或2所述的电极，所述第2嵌段包含来自共轭二烯的重复单元。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电极，所述嵌段共聚物为三嵌段共聚物，
具有所述芳香环的所述重复单元包含来自苯乙烯的重复单元。
5.根据权利要求4所述的电极，所述嵌段共聚物为氢化物。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电极，所述嵌段共聚物包含选自苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物即SEBS、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物即SEPS、以及苯乙烯-乙烯/乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物即SEEPS中的至少1种嵌段共聚物。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电极，所述基板包含铝或铝合金。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电极，所述活性物质包含含有锂的过渡金属氧化物。
9.根据权利要求8所述的电极，所述活性物质包含镍钴锰酸锂。
10.一种电池，其具备正极、负极和位于所述正极与所述负极之间的电解质层，
选自所述正极及所述负极中的至少一者为权利要求1至9中任一项所述的电极。
11.根据权利要求10所述的电池，所述正极为所述电极。
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