正极活性物质材料、正极活性物质层、全固体电池以及正极活性物质材料的制造方法技术

本发明专利技术的主要目的在于提供能够降低与固体电解质材料的初期界面电阻的正极活性物质材料。本发明专利技术中提供一种正极活性物质材料而解决了上述问题，所述正极活性物质材料的特征在于，具有显示强碱性的正极活性物质和以包覆上述正极活性物质的表面的方式形成且具备显示酸性的聚阴离子结构部的涂层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】正极活性物质材料、正极活性物质层、全固体电池以及正极活性物质材料的制造方法
本专利技术涉及能够降低与固体电解质材料的初期界面电阻的正极活性物质材料。
技术介绍
随着近年来的个人电脑、摄像机以及手机等信息关联设备和通信设备等的快速普及，作为其电源利用的电池的开发受到重视。另外，在汽车产业领域等中，正在进行电动汽车用或混合动力汽车用的高输出并且高容量的电池的开发。目前，在各种电池中，从能量密度高的观点出发，锂电池受到瞩目。目前市售的锂电池使用以可燃性的有机溶剂作为溶剂的电解液，因此，需要安装抑制短路时的温度上升的安全装置并在用于防止短路的结构和材料方面进行改善。相对于此，将电解液变更为固体电解质层、使电池全固体化的锂电池，在电池内没有使用可燃性的有机溶剂，因此，实现了安全装置的简化，可以认为制造成本和生产率优良。在这样的全固体电池的领域中，一直以来，着眼于正极活性物质以及固体电解质材料的界面，进行了试图提高全固体电池的性能的尝试。已知例如：通过用LiNbO3包覆正极活性物质的表面，使正极活性物质以及固体电解质材料的界面电阻降低。但是，用LiNbO3包覆正极活性物质的表面时，在初期阶段，虽然能够使正极活性物质以及固体电解质材料的界面电阻降低，但具有界面电阻经时增加的问题。相对于此，例如，在专利文献1中公开了使用利用由含有聚阴离子结构的化合物构成的反应抑制部包覆表面的正极活性物质的全固体电池。其中，通过将正极活性物质的表面用具有电化学稳定性高的聚阴离子结构部的化合物包覆，可抑制正极活性物质以及固体电解质材料的界面电阻的经时增加，实现了电池的高耐久化。另一方面，在非专利文献1中公开了使用利用Li3PO4包覆表面的LiCoO2(正极活性物质)的聚合物电池。其中，通过用Li3PO4包覆LiCoO2的表面，可抑制在LiCoO2与高分子固体电解质的界面引起的高分子固体电解质的氧化分解，实现了电池的高输出、高容量化。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-135090号公报非专利文献非专利文献1：YoKobayashietal.,“Developmentofhigh-voltageandhigh-capacityall-solid-statelithiumsecondarybatteries”,JournalofPowerSources146(2005)719-722
技术实现思路
专利技术所要解决的问题如专利文献1的实施例所述，通过在LiCoO2的表面上形成由Li3PO4-Li4SiO4构成的反应抑制部，能够抑制正极活性物质以及固体电解质材料的界面电阻的经时增加，但具有初期界面电阻高的问题。本专利技术是鉴于上述问题进行的，其目的在于提供能够降低与固体电解质材料的初期界面电阻的正极活性物质材料。用于解决问题的方法为了解决上述问题，本专利技术中，提供一种正极活性物质材料，其特征在于，具有：显示强碱性的正极活性物质、和以包覆上述正极活性物质的表面的方式形成且具备显示酸性的聚阴离子结构部的涂层。根据本专利技术，通过以包覆强碱性的正极活性物质的表面的方式形成具备显示酸性的聚阴离子结构部的涂层，正极活性物质与涂层的极性(酸碱性)不同，因此，在两者的界面的亲和性提高，能够降低界面电阻。由此，能够降低正极活性物质与固体电解质材料的初期界面电阻。另外，具备电化学稳定性高的聚阴离子结构部的涂层以包覆正极活性物质的方式形成，因此，能够抑制涂层与正极活性物质和固体电解质材料的反应，从而能够抑制正极活性物质与固体电解质材料的界面电阻的经时增加。上述专利技术中，上述正极活性物质优选为氧化物正极活性物质。这是由于，能够形成能量密度高的正极活性物质材料。上述专利技术中，上述正极活性物质优选以由通式LiNixCoyMnzO2(x+y+z＝1，y≠1，z≠1)表示的化合物作为主要成分。上述专利技术中，上述聚阴离子结构部优选为PO43-或BO33-。这是由于，能够有效地降低正极活性物质与固体电解质材料的初期界面电阻。另外，本专利技术中，提供一种正极活性物质层，其特征在于，含有：上述正极活性物质材料、和与上述正极活性物质反应而形成高电阻层的高电阻层形成固体电解质材料。根据本专利技术，通过使用上述正极活性物质材料，能够降低正极活性物质与固体电解质材料的初期界面电阻，可以得到输出特性优良的正极活性物质层。另外，能够抑制正极活性物质与固体电解质材料的界面电阻的经时增加，能够得到耐久性优良的正极活性物质层。另外，本专利技术中，提供一种全固体电池，具有正极活性物质层、负极活性物质层和形成在上述正极活性物质层与上述负极活性物质层之间的固体电解质层，其特征在于，上述正极活性物质层为上述的正极活性物质层。根据本专利技术，通过使用上述正极活性物质层，能够降低正极活性物质与固体电解质材料的初期界面电阻，能够得到输出特性优良的全固体电池。另外，能够抑制正极活性物质与固体电解质材料的界面电阻的经时增加，能够得到耐久性优良的全固体电池。另外，本专利技术中，提供一种正极活性物质材料的制造方法，所述正极活性物质材料具有显示强碱性的正极活性物质和以包覆上述正极活性物质的表面的方式形成且具备显示酸性的聚阴离子结构部的涂层，所述制造方法的特征在于，具备：制备含有具有上述显示酸性的聚阴离子结构部的化合物的涂层形成用涂布液的制备工序；用上述涂层形成用涂布液包覆上述正极活性物质的表面的包覆工序；和对用上述涂层形成用涂布液包覆表面后的上述正极活性物质进行热处理而形成上述涂层的热处理工序。根据本专利技术，通过以包覆显示强碱性的正极活性物质的表面的方式形成具备显示酸性的聚阴离子结构部的涂层，由于正极活性物质和涂层的极性(酸碱性)的差异而使润湿性提高，能够降低正极活性物质与涂层的界面电阻，能够得到能降低正极活性物质与固体电解质材料的初期界面电阻的正极活性物质材料。另外，由于用具备电化学稳定性高的聚阴离子结构部的涂层包覆正极活性物质的表面，因此，能够抑制正极活性物质与固体电解质材料的界面电阻的经时增加。专利技术效果本专利技术发挥如下效果：能够得到能降低与固体电解质材料的初期界面电阻的正极活性物质材料。附图说明图1是表示本专利技术的正极活性物质材料的一例的概略截面图。图2是表示本专利技术的正极活性物质层的一例的示意图。图3是表示本专利技术的全固体电池的发电元件的一例的概略截面图。图4是表示本专利技术的正极活性物质材料的制造方法的一例的流程图。图5是表示实施例1、2和比较例1、2中得到的正极活性物质材料的表面的通过XPS测定的组成分析的结果的图。图6是表示实施例1、2、比较例1、2和参考例1、2中得到的全固体电池的初期界面电阻测定的结果的图。具体实施方式以下，对本专利技术的正极活性物质材料、正极活性物质层、全固体电池以及正极活性物质材料的制造方法详细进行说明。A.正极活性物质材料首先，对本专利技术的正极活性物质材料进行说明。本专利技术的正极活性物质材料的特征在于，具有显示强碱性的正极活性物质和以包覆上述正极活性物质的表面的方式形成且具备显示酸性的聚阴离子结构部的涂层。图1是表示本专利技术的正极活性物质材料的一例的概略截面图。图1所示的正极活性物质材料1具有正极活性物质2和以包覆正极活性物质2的表面的方式形成的涂层3。图1中，正极活性物质2显示强碱性，涂层3具备显示酸性的聚阴离子结构部。根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正极活性物质层，其特征在于，含有：全固体电池用正极活性物质材料、和与所述正极活性物质反应而形成高电阻层的固体电解质材料，所述正极活性物质材料具有pH值为10以上的显示强碱性的正极活性物质和以包覆所述正极活性物质的表面的方式形成且具备显示酸性的聚阴离子结构部的涂层，所述pH值为将在100ml的水中添加2摩尔的所述正极活性物质而成的含正极活性物质的水溶液进行搅拌而达到平衡时的所述含正极活性物质的水溶液的pH值，所述聚阴离子结构部至少为PO4

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种正极活性物质层，其特征在于，含有：全固体电池用正极活性物质材料、和与所述正极活性物质反应而形成高电阻层的固体电解质材料，所述正极活性物质材料具有pH值为10以上的显示强碱性的正极活性物质和以包覆所述正极活性物质的表面的方式形成且具备显示酸性的聚阴离子结构部的涂层，所述pH值为将在100ml的水中添加2摩尔的所述正极活性物质而成的含正极活性物质的水溶液进行搅拌而达到平衡时的所述含正极活性物质的水溶液的pH值，所述聚阴离子结构部至少为PO43-或BO33-中的任意一种，所述正极活性物质为：以由通式LiNixCoyMnzO2表示的化合物作为主要成分的正极活性物质，其中，x+y+z＝1，y≠1，z≠1、以由通式LiNi1-xMxO2表示的化合物作为主要成分的正极活性物质，其中，M为选自Ni以外的金属元素中的至少一种，0.5<x<1、或者以由通式X(Li(Li1/3M2/3)O2)·Y(LiM’O2)表示的组合物作为主要成分的正极活性物质，其中，M为选自4价的金属元素中的至少一种，M’为选自过渡金属元素中的至少一种，0<X<1，0<Y<1，X+Y＝1。2.如权利要求1所述的正极活性物质层，其特征在于，所述正极活性物质以由通式LiNixCoyMnzO2表示的化合物作为主要成分，其中，x+y+z＝1，y≠1，z≠1，由所述通式表示的化合物相对于构成所述正极活性物质的所有材料的比例为50摩尔％以上。3.如权利要求1或2所述的正极活性物质层，其特征在于，所述聚阴离子结构部进一步具备SiO44-。4.一种全固体电...

【专利技术属性】
技术研发人员：土田靖，长濑浩，佐藤茂树，儿玉昌士，广川治永，
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