全固体电池制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种高放电容量的使用了磷酸钒锂作为正极活性物质层及负极活性物质层的全固体电池。本发明专利技术通过在一对电极间具有全固体电解质的全固体电池的正极活性物质层及负极活性物质层包含磷酸钒锂，所述磷酸钒锂包含含有Li和V的聚磷酸化合物，作为主相，含有Li

All solid state battery

The invention aims to provide an all solid battery with high discharge capacity using lithium vanadium phosphate as a positive active material layer and a negative active material layer. In the invention, the positive active material layer and the negative active material layer of the all solid battery with all solid electrolyte between a pair of electrodes contain lithium vanadium phosphate, the lithium vanadium phosphate contains polyphosphate compound containing Li and V, as the main phase, containing Li

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】全固体电池
本专利技术涉及一种具有较高的放电容量，并且安全性高，可低成本地制造的全固体电池。
技术介绍
近年来，随着个人电脑、手机等便携式设备的开发，作为其电源的电池的需求正在大幅度地扩大。在用于这样的用途的电池中，作为使离子移动的介质，一直以来使用有机溶剂等液体电解质(电解液)。在使用了这种电解液的电池中，有可能产生电解液的漏液等问题。为了消除这种问题，正在推进一种使用固体电解质来代替液体电解质，并且其他要素全都以固体构成的全固体电池的开发。这种全固体电池因为电解质为固态，所以无需担心漏液、液体的枯竭等，另外，也难以产生由腐蚀引起的电池性能劣化等问题。其中，全固体电池作为能够容易实现高充放电容量和能量密度的二次电池，在各个方面都在被积极地进行研究。但是，使用固体电解质作为电解质的全固体电池与使用液状电解质的电池相比，通常还存在放电容量小的问题。公开了通过将具有多个氧化还原电位(3.8V、1.8V)的聚磷酸类电极活性物质即Li3V2(PO4)3用于正极、负极制作对称电极电池，来提高充放电循环特性，但关于放电容量的提高被未公开(专利文献1)。进而，在将化学计量组成的Li3V2(PO4)3作为烧结体活性物质用于正极或负极的情况下，烧结时形成的晶界的组成会变得不均匀，会阻碍锂离子传导，因此，具有得不到高放电容量的问题。因此，即使是专利文献1所公开的全固体电池，关于放电容量，也还有改善的余地。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表2002-530835
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术是鉴于这样的现有技术具有的问题而完成的，其课题在于提供一种具有高放电容量的全固体电池。用于解决课题的技术方案本专利技术者们为了达成上述课题而进行了专门研究，其结果发现，正极活性物质层及负极活性物质层包含磷酸钒锂，在含有Li和V的聚磷酸化合物中，所述磷酸钒锂含有的Li3PO4的量与容量相关，至此完成了本专利技术。即，根据本专利技术，提供以下所示的全固体电池。本专利技术的全固体电池其特征在于，是在一对电极层间具有固体电解质层的全固体电池，构成所述一对电极层的正极活性物质层及负极活性物质层包含磷酸钒锂，所述磷酸钒锂包含含有Li和V的聚磷酸化合物，磷酸钒锂含有Li3V2(PO4)3作为主相，相对于Li3V2(PO4)3含有1.0重量％以上15.0重量％以下的Li3PO4。根据这种构成，由于存在于正极活性物质层或负极活性物质层的晶界部分的Li3PO4能够缓和在晶界界面上产生的结构紊乱，形成均匀的晶界，因此，可以抑制晶粒间的锂离子传导的降低，高离子传导成为可能，能够实现高容量化。本专利技术的全固体电池其特征在于，所述固体电解质层包含磷酸钛铝锂。根据这种结构，在将磷酸钛铝锂固体电解质用于固体电解质层的情况下，通过以聚磷酸类陶瓷彼此将正极活性物质和固体电解质、或负极活性物质和固体电解质的晶界均匀地接合，能够在它们的界面中抑制如妨碍锂离子移动那样的不均匀的晶界的形成，抑制离子传导的降低，因此，高离子传导成为可能，能够实现高容量化。本专利技术的全固体电池其特征在于，由磷酸化合物构成的所述固体电解质材料是LifAlgTihPiOj。[其中，f、g、h、i及j分别是满足0.5≤f≤3.0、0.0＜g≤1.0、1.0≤h≤2.0、2.8≤i≤3.2、9.25＜j≤15.0的数。]根据这种结构，通过使用锂离子传导率高的LifAlgTihPiOj(其中，f、g、h、i及j分别是满足0.5≤f≤3.0、0.0＜g≤1.0、1.0≤h≤2.0、2.8≤i≤3.2、9.25＜j≤15.0的数。)作为磷酸钛铝锂，可以得到更高的容量。本专利技术的全固体电池其特征在于，所述一对电极层和设置于所述一对电极层间的所述固体电解质层的相对密度为80％以上。专利技术的效果根据本专利技术，能够提供一种具有高放电容量的全固体电池。附图说明图1是说明本实施方式的全固体电池的图。符号的说明1全固体型电池2正极层3负极层4固体电解质层5封装层6正极集电体层7正极活性物质层8负极活性物质层9负极集电体层具体实施方式下面，一边参照附图一边对本专利技术的优选的实施方式进行详细地说明。此外，在附图中，对相同或相当的部分附带相同的符号，省略重复的说明。另外，附图的尺寸比率不限于图示的比率。[全固体电池]图1是表示本实施方式的全固体电池1的概念性结构的图。如图1所示，本实施方式的全固体电池1是正极层2和负极层3经由全固体电解质层4层叠而成的，正极层2由封装层5、正极集电体层6、正极活性物质层7构成，负极层3由负极活性物质层8、负极集电体层9、封装层5构成。本实施方式的全固体电池是在一对电极层间具有固体电解质层的全固体电池，构成所述一对电极层的正极活性物质层及负极活性物质层包含磷酸钒锂，所述磷酸钒锂优选包含含有Li和V的聚磷酸化合物，并且含有Li3V2(PO4)3作为主相，相对于所述Li3V2(PO4)3存在1.0重量％以上15.0重量％以下的Li3PO4。根据这种结构，通过使用上述的正极活性物质层及负极活性物质层，从而存在于双方活性物质层中的晶界部分的Li3PO4能够缓和在晶界界面上产生的结构紊乱，形成均匀的晶界，因此，能够抑制晶粒间的锂离子传导的降低，高离子传导成为可能，可以实现高容量化。此外，作为本实施方式的磷酸钒锂的Li3V2(PO4)3和Li3PO4、还有磷酸铁锂可以通过对材料使用X射线衍射法来辨别。磷酸钒锂使用ICDD卡号的01-072-7074，Li3PO4使用01-071-5981，磷酸铁锂使用01-070-6684。另外，它们的比例可以使用ICDD卡中记载的ReferenceIntensityRatio而算出。另外，本实施方式的全固体电池的固体电解质层优选包含磷酸钛铝锂。根据这种结构，在将含有磷酸钛铝锂的固体电解质用于固体电解质层的情况下，由于该固体电解质的高离子传导性，因此，即使在正极和负极间，锂离子的移动也变得容易，所以能够实现更高的容量化。进而，通过本实施方式的磷酸钒锂活性物质和含有磷酸钛铝锂的固体电解质是同质的聚磷酸类陶瓷，从而难以在它们的界面上形成如妨碍锂离子移动那样的不均匀的晶界，能够提高充放电容量。本专利技术的全固体电池优选使用锂离子传导率高的LifAlgTihPiOj作为上述的磷酸钛铝锂。(其中，f、g、h、i及j分别是满足0.5≤f≤3.0、0.0＜g≤1.0、1.0≤h≤2.0、2.8≤i≤3.2、9.25＜j≤15.0的数。)根据这种结构，通过使用锂离子传导率高的LifAlgTihPiOj(其中，f、g、h、i及j分别是满足0.5≤f≤3.0、0.0＜g≤1.0、1.0≤h≤2.0、2.8≤i≤3.2、9.25＜j≤15.0的数。)作为磷酸钛铝锂，可以得到更高的充放电特性。...

【技术保护点】
1.一种全固体电池，其特征在于，/n所述全固体电池在一对电极层间具有固体电解质层，/n构成所述一对电极层的正极活性物质层及负极活性物质层包含磷酸钒锂，所述磷酸钒锂包含含有Li和V的聚磷酸化合物，所述磷酸钒锂含有Li

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170330 JP 2017-0674041.一种全固体电池，其特征在于，
所述全固体电池在一对电极层间具有固体电解质层，
构成所述一对电极层的正极活性物质层及负极活性物质层包含磷酸钒锂，所述磷酸钒锂包含含有Li和V的聚磷酸化合物，所述磷酸钒锂含有Li3V2(PO4)3作为主相，且相对于所述Li3V2(PO4)3含有1.0重量％以上且15.0重量％以下的Li3PO4。


2.根据权利要求1所述的全固体电池，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：塚田岳夫，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP