全固态二次电池、全固态二次电池用粒子、全固态二次电池用固体电解质组合物及全固态二次电池用电极片以及它们的制造方法技术

本发明专利技术提供一种全固态二次电池、全固态二次电池用粒子及使用了全固态二次电池用粒子的、全固态二次电池用固体电解质组合物、全固态二次电池用电极片以及它们的制造方法。所述全固态二次电池，其含有具有属于周期表第1族或第2族的金属的离子的传导性的硫化物系无机固体电解质粒子及非氧化物系电极活性物质粒子，其中，硫化物系无机固体电解质粒子及非氧化物系电极活性物质粒子中的至少一种粒子的表面的元素组成中的氧元素的比例为3.0atm％以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】全固态二次电池、全固态二次电池用粒子、全固态二次电池用固体电解质组合物及全固态二次电池用电极片以及它们的制造方法
本专利技术涉及一种全固态二次电池、全固态二次电池用粒子、全固态二次电池用固体电解质组合物及全固态二次电池用电极片以及它们的制造方法。
技术介绍
在锂离子电池中一直使用了电解液。正推进将该电解液替换为固体电解质来作成将构成材料全部设为固体的全固态二次电池的尝试。作为利用无机固体电解质的技术优点，可举出综合了电池的整体性能的可靠性。例如，在锂离子二次电池中所使用的电解液中，碳酸酯类溶剂等可燃性材料作为其介质来应用。在锂离子二次电池中，采用了各种各样的安全措施。但是，在过充电等时，有可能带来不良情况，希望作出进一步应对。作为其根本的解決方案，可关注采用固体电解质的全固态二次电池。作为全固态二次电池的另一优点，可举出适于基于电极堆栈的高能量密度化。具体而言，能够设成具有直接排列电极和电解质而成为串行化的结构的电池。此时，由于能够省略封装电池单元的金属封装箱、连接电池单元的铜线或母线，因此电池的能量密度得到大幅提高。并且，与能够高电位化的正极材料之间的良好的相容性等也可以作为优点举出。根据如上所述的各优点，作为新一代锂离子电池，正推进全固态二次电池的开发。例如，专利文献1中记载有，在正极、负极及含有硫化物系固体电解质的电解质层中的任一个中含有具有交联结构的烃系高分子的固体电池。并且，专利文献2中记载有如下全固态二次电池，在所述全固态二次电池中将依次层叠由无机化合物构成的正极、固体电解质及负极而设置的多个电池要件配设于集流体上，且该多个电池要件隔着0.1～5000μm的间隙而配设于该集流体上。以往技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014-112485号公报专利文献2：日本特开2001-15153号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术课题专利文献1中所记载的专利技术的目的在于，使用具有交联结构的烃系高分子，以免带来电极层与固体电解质层之间的密合性的降低，从而防止产生枝晶，并提高循环特性。但是，本文献中所记载的固体电池中，固体电解质等固体粒子之间的粘合性较低，该粘合性的高低成为制作固体电池时的操作性等较低的主要因素。另一方面，专利文献2中所记载的全固态二次电池也相同地，固体粒子之间的粘合性较低。因此本专利技术的课题在于提供一种各层中的固体粒子之间、各层之间及层与集流体的粘合性优异的全固态二次电池。并且，本专利技术的课题在于提供一种粘合性优异的全固态二次电池用粒子。并且，本专利技术的课题在于提供一种含有上述全固态二次电池用粒子的全固态二次电池用固体电解质组合物及全固态二次电池用电极片。另外，本专利技术的课题在于提供一种上述全固态二次电池、全固态二次电池用粒子、全固态二次电池用固体电解质组合物及全固态二次电池用电极片的制造方法。用于解决技术课题的手段本专利技术人等进行深入研究的结果发现，通过使电极活性物质、硫化物系无机固体电解质等全固态二次电池中所含的至少一种固体粒子暴露于活化光线中，能够以使固体粒子表面的元素组成中的氧元素的比例成为特定的范围内的方式使其官能化(亲水化)，而且通过该官能化固体粒子相互的相容性得到提高，全固态二次电池各层中的固体粒子之间、各层之间及层与集流体的粘合性得到提高。本专利技术是基于这见解而完成的。即，通过以下方案解决了上述问题。＜1＞一种全固态二次电池，其含有：硫化物系无机固体电解质粒子，具有属于周期表第1族或第2族的金属的离子的传导性；及非氧化物系电极活性物质粒子，硫化物系无机固体电解质粒子及非氧化物系电极活性物质粒子中的至少一种粒子的表面的元素组成中的氧元素的比例为3.0atm％以上。＜2＞根据上述＜1＞所述的全固态二次电池，其含有导电助剂粒子，硫化物系无机固体电解质粒子、非氧化物系电极活性物质粒子及导电助剂粒子中的至少一种粒子的表面的元素组成中的氧元素的比例为3.0atm％以上。＜3＞根据＜1＞或＜2＞所述的全固态二次电池，其中，通过活化光线，使粒子表面的元素组成中的氧元素的比例为3.0atm％以上。＜4＞根据＜2＞或＜3＞所述的全固态二次电池，其中，非氧化物系电极活性物质粒子及导电助剂粒子中的至少一种为表面的元素组成中的氧元素的比例为3.0atm％以上的碳质材料的粒子。＜5＞根据＜1＞至＜4＞中的任一项所述的全固态二次电池，其中，粒子中的至少一种粒子的表面的元素组成中的氧元素的比例为3.0atm％以上，并且，在如下的至少任一个范围内检测出一个以上的拉曼分光光谱峰，2,800cm-1～3,700cm-1；1,600cm-1～1,800cm-1；1,020cm-1～1,250cm-1。＜6＞根据＜1＞至＜5＞中的任一项所述的全固态二次电池，其含有粘合剂。＜7＞根据＜6＞所述的全固态二次电池，其中，粘合剂具有碱性基。＜8＞一种＜1＞至＜7＞中的任一项所述的全固态二次电池的制造方法，其包括：通过活化光线，使粒子表面的元素组成中的氧元素的比例为3.0atm％以上的工序。＜9＞根据＜8＞所述的全固态二次电池的制造方法，其中，活化光线为由氮气、氧气、氢气、二氧化碳、氨气、氦气及氩气中的任一种气体产生的等离子体或由这些气体中的两种以上气体的混合气体产生的等离子体。＜10＞根据＜9＞所述的全固态二次电池的制造方法，其中，等离子体为低温大气压等离子体。＜11＞一种全固态二次电池用粒子，其为具有属于周期表第1族或第2族的金属的离子的传导性的硫化物系无机固体电解质粒子、非氧化物系电极活性物质粒子或导电助剂粒子，且表面的元素组成中的氧元素的比例为3.0atm％以上。＜12＞根据＜11＞所述的全固态二次电池用粒子的制造方法，其包括：通过活化光线，使粒子表面的元素组成中的氧元素的比例为3.0atm％以上的工序。＜13＞一种全固态二次电池用固体电解质组合物，其用于＜1＞至＜7＞中的任一项所述的全固态二次电池中，所述全固态二次电池用固体电解质组合物含有具有属于周期表第1族或第2族的金属的离子的传导性的硫化物系无机固体电解质粒子及非氧化物系电极活性物质粒子，硫化物系无机固体电解质粒子及非氧化物系电极活性物质粒子中的至少一种粒子的表面的元素组成中的氧元素的比例为3.0atm％以上。＜14＞根据上述＜13＞所述的全固态二次电池用固体电解质组合物，其含有：导电助剂粒子，硫化物系无机固体电解质粒子、非氧化物系电极活性物质粒子及导电助剂粒子中的至少一种粒子的表面的元素组成中的氧元素的比例为3.0atm％以上。＜15＞根据＜13＞或＜14＞所述的全固态二次电池用固体电解质组合物的制造方法，其包括：通过活化光线或煅烧，使粒子表面的元素组成中的氧元素的比例为3.0atm％以上的工序。＜16＞一种全固态二次电池用电极片，其用于＜1＞至＜7＞中的任一项所述的全固态二次电池中，所述全固态二次电池用电极片含有:具有属于周期表第1族或第2族的金属的离子的传导性的硫化物系无机固体电解质粒子；及非氧化物系电极活性物质粒子，硫化物系无机固体电解质粒子及非氧化物系电极活性物质粒子中的至少一种粒子的表面的元素组成中的氧元素的比例为3.0atm％以上。＜17＞根据上述＜16＞所述的全固态二次电池用电极片，其含有导电助剂粒子，硫化物系无机固体电解质粒子、非氧化物系电极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全固态二次电池，其含有：硫化物系无机固体电解质粒子，其具有属于周期表第1族或第2族的金属的离子的传导性；及非氧化物系电极活性物质粒子，所述硫化物系无机固体电解质粒子及所述非氧化物系电极活性物质粒子中的至少一种粒子的表面的元素组成中的氧元素的比例为3.0atm％以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.25 JP 2015-2553571.一种全固态二次电池，其含有：硫化物系无机固体电解质粒子，其具有属于周期表第1族或第2族的金属的离子的传导性；及非氧化物系电极活性物质粒子，所述硫化物系无机固体电解质粒子及所述非氧化物系电极活性物质粒子中的至少一种粒子的表面的元素组成中的氧元素的比例为3.0atm％以上。2.根据权利要求1所述的全固态二次电池，其含有：导电助剂粒子，所述硫化物系无机固体电解质粒子、所述非氧化物系电极活性物质粒子及所述导电助剂粒子中的至少一种粒子的表面的元素组成中的氧元素的比例为3.0atm％以上。3.根据权利要求1或2所述的全固态二次电池，其中，利用活化光线，使所述粒子表面的元素组成中的氧元素的比例为3.0atm％以上。4.根据权利要求2或3所述的全固态二次电池，其中，所述非氧化物系电极活性物质粒子及所述导电助剂粒子中的至少一种为表面的元素组成中的氧元素的比例为3.0atm％以上的碳质材料的粒子。5.根据权利要求1至4中任一项所述的全固态二次电池，其中，所述粒子中的至少一种粒子的表面的元素组成中的氧元素的比例为3.0atm％以上，并且，在如下范围之中的至少任一个范围内检测出一个以上的拉曼分光光谱峰，2,800cm-1～3,700cm-1；1,600cm-1～1,800cm-1；1,020cm-1～1,250cm-1。6.根据权利要求1至5中任一项所述的全固态二次电池，其含有粘合剂。7.根据权利要求6所述的全固态二次电池，其中，所述粘合剂具有碱性基。8.一种权利要求1至7中任一项所述的全固态二次电池的制造方法，其包括：利用活化光线，使所述粒子表面的元素组成中的氧元素的比例为3.0atm％以上的工序。9.根据权利要求8所述的全固态二次电池的制造方法，其中，所述活化光线为由氮气、氧气、氢气、二氧化碳、氨气、氦气及氩气中的任一种气体产生的等离子体或由这些气体中的两种以上气体的混合气体产生的等离子体。10.根据权利要求9所述的全固态二次电池的制造方法，其中，所述等离子体为低温大气压等离子体。11.一种全固态二次电池用粒子，其为具有属于周期表第1族或第2族的金属的离子的传导性的硫化物系无机固体电解质粒子、非氧化物系电极活性物质粒子或导电助剂粒子，其中，该粒子的表面的元素组成中的氧元素的比例为3.0atm％以上。12.一种权利要求11所述的全固态二次电池用粒子的制造方法，其包括：利用活化光线，使所述粒子表面的元素组成中的氧元素的比例为3....

【专利技术属性】
技术研发人员：牧野雅臣，望月宏显，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP