锂离子传导体、全固体电池、电子设备、电子卡、可穿戴设备以及电动车辆制造技术

本发明专利技术涉及锂离子传导体、全固体电池、电子设备、电子卡、可穿戴设备以及电动车辆，全固体电池具有正极、负极和电解质层。正极、负极以及电解质层中的至少一个含有在差热分析中具有发热峰值的锂离子传导体。相比发热峰值的上升温度处于高温侧的离子传导率低于相比发热峰值的上升温度处于低温侧的离子传导率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂离子传导体、全固体电池、电子设备、电子卡、可穿戴设备以及电动车辆
本专利技术涉及锂离子传导体、全固体电池、电子设备、电子卡、可穿戴设备以及电动车辆。
技术介绍
在使用了一般的液系的电解质的锂离子二次电池中，为了抑制热失控时等发生的电池内部的电化学反应，采取了安全对策。作为其中之一，设有由通过热量熔化的有机聚合物构成的隔膜(例如参照专利文献1)。该隔膜具有以下功能：在电池内部发生的电化学反应中，通过隔断在正极/负极间流动的离子的路径，使传导率极端地下降，从而停止失控反应(所谓的切断功能)。专利文献1：特开2010-103050号公报但是，在使用了固体电解质来代替液系的电解质的全固体电池中，由于无法使用由有机聚合物构成的隔膜，因此无法通过隔膜的切断功能来确保安全性。一般来说，全固体电池仅由固体材料构成，因此与使用电解液的通常的液系的电池相比，认为安全性更高。但是，在将全固体电池用于电子设备(例如智能手机等)的情况下，如果全固体电池发生热失控，则电子设备内可能会成为异常的状态。例如，在电子设备的密封的框体内，在全固体电池的周边大多配置有电路基板等塑料材料(以下称为“周边材料”。)。因此，如果全固体电池发生热失控，则周边部件有可能暴露在异常的高温中而成为异常的状态。因此，需要一种抑制全固体电池的热失控并提高安全性的技术。本专利技术的目的在于，提供一种能够抑制热失控的全固体电池以及具有该全固体电池的电子设备、电子卡、可穿戴设备以及电动车辆。另外，本专利技术的目的在于，提供一种能够抑制电化学器件的热失控的锂离子传导体。
技术实现思路
为了解决上述课题，第一技术为，一种全固体电池，具有正极、负极和电解质层，正极、负极以及电解质层中的至少一个含有在差热分析中具有发热峰值的锂离子传导体，相比发热峰值的上升温度处于高温侧的离子传导率低于相比发热峰值的上升温度处于低温侧的离子传导率。第二技术方案为，一种锂离子传导体，在差热分析中具有发热峰值，相比发热峰值的上升温度处于高温侧的离子传导率低于相比发热峰值的上升温度处于低温侧的离子传导率。第三技术方案为，一种电子设备，从第一技术的全固体电池接受电力的供给。第四技术方案为，一种电子卡，从第一技术的全固体电池接受电力的供给。第五技术方案为，一种可穿戴设备，从第一技术的全固体电池接受电力的供给。第六技术方案为，一种电动车辆，具有：第一技术的全固体电池；从全固体电池接受电力的供给而转换为车辆的驱动力的转换装置；以及基于与全固体电池相关的信息进行与车辆控制相关的信息处理的控制装置。根据本专利技术，能够实现可以抑制热失控的全固体电池。另外，能够实现可以抑制电化学器件的热失控的锂离子传导体。需要说明的是，这里所述的效果不一定限定于此，可以是本专利技术中所述的任何效果或与它们不同的效果。附图说明图1是表示本专利技术的第一实施方式涉及的电池的结构的剖视图。图2是表示本专利技术的第一实施方式的变形例涉及的电池的结构的剖视图。图3是表示本专利技术的第二实施方式涉及的电池的结构的剖视图。图4是表示层叠体的结构的分解立体图。图5是表示本专利技术的第三实施方式涉及的电池的结构的剖视图。图6是表示实施例3的离子传导率的温度依赖性以及DTA曲线的图表。图7是表示作为本专利技术的应用例的印刷电路基板的一例的立体图。图8是表示作为本专利技术的应用例的通用信用卡的外观的俯视图。图9是作为本专利技术的应用例的无线传感器节点的一例的框图。图10是表示作为本专利技术的应用例的腕带型活动量计的一例的外观的立体图。图11是表示腕带型活动量计的主体部的结构的框图。图12是表示作为本专利技术的应用例的腕带型电子设备的一例的外观的立体图。图13是表示腕带型电子设备的一例的结构的框图。图14是表示作为本专利技术的应用例的智能手表的整体结构的立体图。图15是表示智能手表的整体结构的立体图。图16是表示作为本专利技术的应用例的带型电子设备的内部结构的一部分的立体图。图17是表示带型电子设备的电路结构的框图。图18是用于说明柔性电路基板的蛇行状态的剖视图。图19是表示在区段内配置电池的状态的立体图。图20是作为本专利技术的应用例的眼镜型终端的一例的立体图。图21是眼镜型终端的图像显示装置的第一例的示意图。图22是图像显示装置的第二例的示意图。图23A是图像显示装置的第三例的示意图。图23B是将反射型体积全息衍射光栅的一部分放大表示的示意性的剖视图。图24是图像显示装置的第四例的示意图。图25是概略地表示应用了本专利技术的采用串联式混合动力系统的混合动力车辆的结构的一例的概略图。图26是表示应用了本专利技术的住宅用的蓄电系统的概略图。具体实施方式按照以下顺序对本专利技术的实施方式进行说明。1第一实施方式(全固体电池的示例)2第二实施方式(全固体电池的示例)3第三实施方式(全固体电池的示例)4应用例＜1第一实施方式＞[电池的结构]本专利技术的第一实施方式涉及的电池是所谓的散装型全固体电池，如图1所示，具有固体电解质层11、设置在固体电解质层11的一个主面上的正极层12和设置在固体电解质层11的另一个主面上的负极层13。该电池是通过作为电极反应物质的Li的授受而反复得到电池容量的二次电池，可以是通过锂离子的嵌入和脱嵌而得到负极容量的锂离子二次电池，也可以是通过锂金属的析出和溶解而得到负极容量的锂金属二次电池。(固体电解质层)固体电解质层11含有一种或两种以上的固体电解质。固体电解质是作为锂离子传导体的氧化物玻璃以及氧化物玻璃陶瓷中的至少一种，从提高锂离子传导率的观点出发，优选为氧化物玻璃陶瓷。氧化物玻璃以及氧化物玻璃陶瓷对于大气(水分)具有较高的稳定性，因此能够省略铝层压薄膜等外包装材料。在省略了外包装材料的情况下，能够提高电池的能量密度。固体电解质层11例如是作为固体电解质层前体的生片(以下称为“固体电解质生片”。)的烧成体。在此，玻璃是指在X射线衍射或电子束衍射中观测到光晕等在结晶学上为非晶质的物质。玻璃陶瓷(结晶化玻璃)是指在X射线衍射或电子束衍射中观测到峰以及光晕等在结晶学上混杂了非晶质和结晶质的物质。从提高电池性能的观点出发，固体电解质的锂离子传导率优选为10-7S/cm以上。在此，离子传导率为通过交流阻抗法以如下方式求得的值。首先，对于作为样品的固体电解质层11的两面，以通过溅射使铂成为3mmφ的方式成膜，由此形成集电体。接着，在用SUS304制作的夹具中夹入固体电解质层11，使用阻抗测量装置(ToyoTechnica制，Solartron1260)在室温(25℃)下进行交流阻抗测量(频率：10+6Hz～10-1Hz、电压：10mV、100mV、1000mV)，生成Cole-Cole图。接着，根据该科尔作图(Cole-Coleplot)求出离子传导率。固体电解质是在差热分析中具有发热峰值的锂离子传导体。在升温过程的发热峰值的上升温度Ta时，固体电解质开始结晶化，因此以发热峰值的上升温度Ta为界，固体电解质的离子传导率下降。即，相比升温过程的发热峰值的上升温度Ta处于高温侧的离子传导率比相比升温过程的发热峰值的上升温度Ta处于低温侧的离子传导率低(参照图6)。通过离子传导率具有这样的特性，能够抑制电池的热失控。从上述上升温度Ta到Ta+100℃的温度范围内的离子传导率优选为比上述上升温度Ta之前的离子传导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全固体电池，具有正极、负极和电解质层，所述正极、所述负极以及所述电解质层中的至少一个含有在差热分析中具有发热峰值的锂离子传导体，相比所述发热峰值的上升温度处于高温侧的离子传导率低于相比所述发热峰值的上升温度处于低温侧的离子传导率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.15 JP 2016-2227371.一种全固体电池，具有正极、负极和电解质层，所述正极、所述负极以及所述电解质层中的至少一个含有在差热分析中具有发热峰值的锂离子传导体，相比所述发热峰值的上升温度处于高温侧的离子传导率低于相比所述发热峰值的上升温度处于低温侧的离子传导率。2.根据权利要求1所述的全固体电池，其中，所述发热峰值的上升温度处于300℃以上且550℃以下的范围内。3.根据权利要求1所述的全固体电池，其中，由下述式(1)表示的离子传导率的减少率为85％以上，离子传导率的减少率％＝[(σ(lowT)-σ(highT))/σ(lowT)]×100···(1)其中，σ(lowT)：Ta-25℃时的离子传导率，单位是S/cm，σ(highT)是Ta+25℃时的离子传导率，单位是S/cm，Ta：所述发热峰值的上升温度，单位是℃。4.根据权利要求3所述的全固体电池，其中，所述离子传导率的减少率为90％以上。5.根据权利要求1所述的全固体电池，其中，所述发热峰值是基于再结晶化的发热峰值。6.根据权利要求1所述的全固体电池，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：岸本健史，有持祐之，诸冈正浩，清水圭辅，铃木正光，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP