负极活性物质和全固体二次电池制造技术

本发明专利技术涉及负极活性物质和全固体二次电池。课题：本发明专利技术的主要目的在于提供一种可实现全固体二次电池的耐热性的提高的负极活性物质。解决手段：在本发明专利技术中，通过提供一种负极活性物质来解决上述课题，该负极活性物质具有以碳作为主要成分的活性物质粒子，和在上述活性物质粒子的表面上形成并含有LixPOy(2≤x≤4，3≤y≤5)的被覆层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可实现全固体二次电池的耐热性的提高的负极活性物质。
技术介绍
随着近年来个人电脑、摄像机和手机等信息关联设备、通信设备等的快速普及，作为其电源而优异的电池的开发正受到重视。另外，在信息关联设备和通信关联设备以外的领域中，例如在汽车产业界中，作为用于电动汽车和混合动力汽车的电池，锂离子电池的开发正在推进。锂电池通常具有含有正极活性物质的正极活性物质层、含有负极活性物质的负极活性物质层、以及形成于正极活性物质层和负极活性物质层之间的电解质层。作为负极活性物质，例如，在专利文献1中，公开了一种负极活性物质，其含有利用非晶质碳将碳物质的表面被覆的碳活性物质、和有机化合物，该有机化合物具有离子性基团和芳香环。另外，在专利文献2中，公开了一种在含有含Si或Sn粒子的活性物质层的表面被覆有聚合物的负极。专利文献1、2均涉及用于液体系电池的负极活性物质和负极。但是，当前市售的锂电池由于使用了包含可燃性有机溶剂的电解液，因此需要安装抑制短路时的温度上升的安全装置和用于防止短路的结构。与此相对，将电解液变为固体电解质层而使电池全固体化的锂电池由于在电池内不使用可燃性的有机溶剂，因此可认为实现了安全装置的简化，制造成本和生产率优异。进而，在全固体电池中，使用了硫化物固体电解质材料的全固体电池具有Li离子传导性优异这样的优点。现有技术文献专利文献专利文献1：特开2014-146507号公报专利文献2：特开2009-176703号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题从提高安全性的观点考虑，要求全固体二次电池的耐热性的提高。本专利技术是鉴于上述实际情况而完成的，主要目的在于提供一种可实现全固体二次电池的耐热性的提高的负极活性物质和使用了该负极活性物质的全固体二次电池。用于解决课题的手段为了实现上述目的，在本专利技术中，提供一种负极活性物质，其特征在于，具有：以碳作为主要成分的活性物质粒子，和在上述活性物质粒子的表面上形成并含有LixPOy(2≤x≤4，3≤y≤5)的被覆层。根据本专利技术，由于含有包含LixPOy(2≤x≤4，3≤y≤5)的被覆层，因此能够得到可使全固体二次电池的耐热性提高的负极活性物质。另外，在本专利技术中，提供一种全固体二次电池，其具有含有正极活性物质的正极活性物质层、含有负极活性物质的负极活性物质层、以及形成于上述正极活性物质层和上述负极活性物质层之间的含有硫化物固体电解质材料的固体电解质层，其特征在于，上述负极活性物质为上述的负极活性物质。根据本专利技术，由于负极活性物质层含有上述的负极活性物质，因此可制成耐热性提高了的全固体二次电池。专利技术效果本专利技术的负极活性物质取得了可实现全固体二次电池的耐热性的提高的效果。附图说明图1是示出本专利技术的负极活性物质的一例的概要截面图。图2是示出本专利技术的全固体二次电池的一例的概要截面图。图3是示出实施例和比较例的DSC测定的制作方法的流程图。图4是实施例和比较例的DSC测定的结果。附图标记说明1 活性物质粒子2 被覆层10 负极活性物质11 正极活性物质层12 负极活性物质层13 固体电解质层14 正极集电体15 负极集电体20 全固体二次电池具体实施方式以下，对本专利技术的负极活性物质和全固体二次电池的详细内容进行说明。A.负极活性物质图1是示出本专利技术的负极活性物质的一例的概要截面图。图1中示出的负极活性物质10的特征在于，具有：以碳作为主要成分的活性物质粒子1，和在活性物质粒子1的表面上形成并含有LixPOy(2≤x≤4，3≤y≤5)的被覆层2。根据本专利技术，由于具有包含LixPOy(2≤x≤4，3≤y≤5)的被覆层，因此可使全固体二次电池的耐热性提高。具体而言，由于本专利技术的负极活性物质具有上述的被覆层，因此可使由活性物质粒子(碳)与硫化物固体电解质材料的反应引起的发热峰向高温侧移动。换句话说，可使活性物质粒子与硫化物固体电解质材料发生反应的温度向高温侧移动。因此，本专利技术的负极活性物质可使高温时的全固体二次电池的安全性提高。在此，在迄今为止的电池领域中，出于抑制由氧化物活性物质和硫化物固体电解质材料的接触引起的高电阻层的生成的目的，有时在氧化物活性物质的表面上形成包含例如Li3PO4的被覆层。另一方面，碳一直以来用作负极活性物质。认识到碳的稳定性高，在通常的电池使用时的温度下(例如80℃以下)，不论充电状态和放电状态，基本上不与硫化物固体电解质材料进行反应。在这样的认识下，在以碳作为主要成分的负极活性物质的表面上并不特意形成被覆层。另外，被覆层阻碍离子传导性、电子传导性，在使电池性能(容量性能、输出性能)下降的方向起作用。从这点考虑，在以碳作为主要成分的负极活性物质的表面上也并不特意形成被覆层。与此相对，在本专利技术中，发现了在全固体二次电池以充电状态被置于高温的情况下，活性物质粒子与硫化物固体电解质材料进行反应。在本专利技术中，关注于上述认识，通过在以碳作为主要成分的活性物质粒子的表面上特意形成被覆层，可实现全固体二次电池的耐热性的提高。予以说明，专利文献1中示出的被覆材料为非晶质碳，并包含碳。因此，当在全固体二次电池中与硫化物固体电解质材料一起使用专利文献1的负极活性物质的情况下，在进行充电时导致被覆层内的碳被充电。其结果，被覆层自身与硫化物固体电解质材料进行反应，由此无助于全固体二次电池的耐热性的提高(电池的安全性的提高)。以往，认识到全固体电池与液体系电池相比是安全的。另外，通常，全固体电池与液体系电池相比电池性能低。因此，现状是，对于全固体电池的安全性的研究没有充分地进行。另一方面，由于全固体电池的电池性能日益提高，因此需要与安全性有关的研究。1.活性物质粒子用于本专利技术的活性物质粒子以碳作为主要成分。“活性物质粒子以碳作为主要成分”是指相对于活性物质粒子的全部成分，碳的摩尔比例或重量比例最大。活性物质粒子所包含的碳的比例优选为50mol％以上，优选为60mol％以上，进一步优选为70mol％以上。另外，活性物质粒子所包含的碳的比例优选为50重量％以上，优选为60重量％以上，进一步优选为70重量％以上。另外，作为活性物质粒子，可以仅具有碳，也可以具有碳和其它成分，但优选仅具有碳。作为用于活性物质粒子的碳，例如可举出石墨。作为石墨，例如可举出：高取向性石墨(HOPG)、天然石墨、人造石墨等。另外，作为碳，例如可举出：中间碳微球(MCMB)、硬碳、软碳、碳纤维、炭黑等。活性物质粒子的形状例如优选为正球状、椭圆球状等球状。另外，其平均粒径(D50)例如在1nm～100μm的范围内，其中优选在10nm～30μm的范围内。2.被覆层用于本专利技术的被覆层在活性物质粒子的表面上形成并包含LixPOy(2≤x≤4，3≤y≤5)。被覆层所包含的LixPOy的比例优选为50mol％以上，优选为60mol％以上，进一步优选为70mol％以上。另外，被覆层所包含的LixPOy的比例优选为50重量％以上，优选为60重量％以上，进一步优选为70重量％以上。被覆层防止活性物质粒子与硫化物固体电解质材料的接触，抑制两者的反应。作为用于被覆层的材料，可举出LixPOy(2≤x≤4，3≤y≤5)。x通常为2以上，优选为2.5以上。另外，x通常为4以下，优选为3.5以本文档来自技高网...

【技术保护点】
负极活性物质，其特征在于，具有：以碳作为主要成分的活性物质粒子，和在所述活性物质粒子的表面上形成并含有LixPOy的被覆层，其中2≤x≤4，3≤y≤5。

【技术特征摘要】
2015.04.27 JP 2015-0904731.负极活性物质，其特征在于，具有：以碳作为主要成分的活性物质粒子，和在所述活性物质粒子的表面上形成并含有LixPOy的被覆层，其中2≤x≤4，3≤y≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：松下祐贵，吉田怜，杉浦功一，藤卷寿隆，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP