硫化物固体电池制造技术

本发明专利技术涉及硫化物固体电池。在硫化物固体电池的固体电解质层中，为了提高耐破裂性而增加粘合剂的配合量的情况下，固体电解质层的离子传导率会降低。一种硫化物固体电池，其具备正极、负极、和设置在所述正极和负极之间的固体电解质层，所述固体电解质层包含硫化物固体电解质、选自氟系粘合剂和橡胶系粘合剂中的至少1种粘合剂、和乙基纤维素。通过在固体电解质层中，将乙基纤维素与硫化物固体电解质和预定的粘合剂一起配合，提高了固体电解质层中的粘合剂的分散性，提高了固体电解质层的耐破裂性和离子传导率。

Sulfide solid battery

【技术实现步骤摘要】
硫化物固体电池
本申请公开一种硫化物固体电池。
技术介绍
如专利文献1～3中公开的那样，已知一种使用了硫化物固体电解质的硫化物固体电池。硫化物固体电池具备正极、负极、和设置在正极和负极之间的固体电解质层。如专利文献1～3中公开的那样，在固体电解质层中，粘合剂可与硫化物固体电解质一起被包含。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011-134675号公报专利文献2：WO2017/213156号专利文献3：日本特开2016-039128号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在制造薄型且大面积的硫化物固体电池的情况下，或者在将硫化物固体电池进行充放电时正极/负极不均匀地膨胀的情况下，固体电解质层受到压缩、拉伸等应力，容易在固体电解质层中产生破裂。为了提高固体电解质层的耐破裂性，增加固体电解质层中粘合剂的配合量是有效的。但是存在如下的课题：增加固体电解质层中的粘合剂的配合量时，固体电解质层的离子传导率会降低。用于解决课题的手段作为用于解决上述课题的手段之一，本申请公开一种硫化物固体电池，具备正极、负极、和设置在所述正极和负极之间的固体电解质层，所述固体电解质层包含：硫化物固体电解质，选自氟系粘合剂和橡胶系粘合剂中的至少1种粘合剂，和乙基纤维素。关于本公开内容的硫化物固体电池，优选的是，在所述固体电解质层中，所述乙基纤维素的体积与所述粘合剂的体积相同，或者小于所述粘合剂的体积。关于本公开内容的硫化物固体电池，所述固体电解质层优选包含0.1体积％以上且5体积％以下的所述乙基纤维素。关于本公开内容的硫化物固体电池，所述固体电解质层优选包含0.1体积％以上且1体积％以下的所述乙基纤维素。关于本公开内容的硫化物固体电池，所述固体电解质层包含氟系粘合剂作为所述粘合剂，由所述固体电解质层的截面图像而求出的所述氟系粘合剂的当量圆直径的平均值优选为小于0.2μm。专利技术效果根据本专利技术人的新的发现，通过在硫化物固体电池的固体电解质层中将乙基纤维素与粘合剂一起加入，从而提高固体电解质层中粘合剂的分散性，并且提高固体电解质层的耐破裂性、离子传导率。附图说明图1是用于说明硫化物固体电池100的构成的示意图。图2是用于说明硫化物固体电池的制造方法S10的流程的图。图3是示出比较例1～3中涉及的固体电解质层的最小弯曲半径(耐破裂性)和离子传导率的图。图4是示出实施例1～4和比较例2中涉及的固体电解质层的最小弯曲半径(耐破裂性)和离子传导率的结果的图。图5是实施例2和比较例2中涉及的固体电解质层的截面SEM图像。图6是示出实施例5和比较例5中涉及的固体电解质层的最小弯曲半径(耐破裂性)和离子传导率的结果的图。符号说明10正极11正极集电器12正极混合物层20负极21负极集电器22负极混合物层30固体电解质层100硫化物固体电池具体实施方式1.硫化物固体电池在图1中示意性地示出硫化物固体电池100的构成。硫化物固体电池100具备正极10、负极20、和设置在正极10和负极20之间的固体电解质层30。固体电解质层30包含：硫化物固体电解质，选自氟系粘合剂和橡胶系粘合剂中的至少1种粘合剂，和乙基纤维素。1.1.正极10硫化物固体电池100中的正极10的构成对于本领域技术人员是不言自明的，以下，对一个例子进行说明。正极10通常具备正极混合物层12，该正极混合物层12包含正极活性材料、和作为任选成分的固体电解质、粘合剂、导电助剂和其它添加剂(增稠剂等)。另外，优选具备与该正极混合物层12接触的正极集电器11。正极集电器11可利用金属箔、金属网眼等构成。特别优选金属箔。作为构成正极集电器的金属，可列举不锈钢、镍、铬、金、铂、铝、铁、钛、锌等。正极集电器11也可以是将这些金属镀敷、蒸镀于金属箔、基材上而得到的正极集电器。正极集电器11的厚度并非特别限定。例如优选为0.1μm以上且1mm以下，更优选为1μm以上且100μm以下。关于正极混合物层12中所含的正极活性材料，作为硫化物固体电池的正极活性材料而公知的材料均可采用。可以将公知的活性材料之中与后述的负极活性材料相比充放电电位显示高的电位的材料作为正极活性材料。例如，作为正极活性材料，可使用钴酸锂、镍酸锂、Li(Ni,Mn,Co)O2(Li1+αNi1/3Mn1/3Co1/3O2)、锰酸锂、尖晶石型锂复合氧化物、钛酸锂、磷酸金属锂(LiMPO4，M是选自Fe、Mn、Co、Ni中的至少1种)等含锂的氧化物。正极活性材料可单独使用仅仅1种，也可将2种以上混合使用。正极活性材料可在表面具有铌酸锂、钛酸锂、磷酸锂等的包覆层。正极活性材料的形状并非特别限定。例如，优选制成粒子状、薄膜状。正极混合物层12中正极活性材料的含量没有特别限定，可以设为与以往的硫化物固体电池的正极混合物层中所含的正极活性材料的量相同。关于在正极混合物层12中作为任选成分而包含的固体电解质，作为硫化物固体电池的固体电解质而公知的材料均可采用，例如，优选采用后述的硫化物固体电解质。但是，在能够发挥所期望的效果的范围内，在硫化物固体电解质的基础上还可包含除了硫化物固体电解质以外的无机固体电解质。固体电解质的形状并非特别限定。例如，优选制成粒子状。正极混合物层12中固体电解质的含量没有特别限定，可设为与以往的硫化物固体电池的正极混合物层中所含的固体电解质的量相同。关于在正极混合物层12中作为任选成分而包含的导电助剂，作为在硫化物固体电池中采用的导电助剂而公知的材料均可采用。例如，可使用乙炔黑(AB)、科琴黑(KB)、气相法碳纤维(VGCF)、碳纳米管(CNT)、碳纳米纤维(CNF)、石墨等碳材料；镍、铝、不锈钢等金属材料。特别优选碳材料。导电助剂可单独使用仅仅1种，也可将2种以上混合使用。导电助剂的形状并非特别限定。例如，优选制成粒子状。正极混合物层12中导电助剂的含量没有特别限定，可设为与以往的硫化物固体电池的正极混合物层中所含的导电助剂的量相同。关于在正极混合物层12中作为任选成分而包含的粘合剂，作为在硫化物固体电池中采用的粘合剂而公知的材料均可采用。例如，可使用选自丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素(CMC)、丙烯腈丁二烯橡胶(ABR)、丁二烯橡胶(BR)、丁基橡胶(IIR)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE)等之中的至少1种。正极混合物层中粘合剂的含量没有特别限定，可设为与以往的硫化物固体电池的正极混合物层中所含的粘合剂的量相同。具备以上构成的正极10可通过经由如下过程而容易地制造：将正极活性材料、和任选地含有的固体电解质、粘合剂和导电助剂等加入非水溶剂中并进行混炼从而获得浆料状的电极组合物，然后将该电极组合物涂布于正极集电器的表面并且进行干燥等。但是，不限定于这样的湿式法，也可以干式制造正极。以这样的方式在正极集电器的表面形成片状的正极混合物层的情况下，正极混合物层的厚度例如优选为0.1μm以上且1mm以下，更优选为1μm以上且100μm以下。1.2.负极20硫化物固体电池100中负极20的构成对于本领域技术人员是不言自明的，以下，对一个例子进行说明。负极20通常具备负极混合物层22，该负极混合物层22包含负极活性材料、和作为任选成分的固体电解质、粘合剂、导电助剂和其它添加剂(增稠剂等)。另外，优选具备与该负极混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硫化物固体电池，具备正极、负极、和设置在所述正极和负极之间的固体电解质层，所述固体电解质层包含：硫化物固体电解质，选自氟系粘合剂和橡胶系粘合剂中的至少1种粘合剂，和乙基纤维素。

【技术特征摘要】
2018.03.22 JP 2018-0550321.一种硫化物固体电池，具备正极、负极、和设置在所述正极和负极之间的固体电解质层，所述固体电解质层包含：硫化物固体电解质，选自氟系粘合剂和橡胶系粘合剂中的至少1种粘合剂，和乙基纤维素。2.根据权利要求1所述的硫化物固体电池，其中，在所述固体电解质层中，所述乙基纤维素的体积与所述粘合剂的体积相同或者小于所述粘合剂的体积。...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边真祈，
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