全固体电池和其制造方法技术

本公开内容提供一种全固体电池和其制造方法。在本公开内容中，通过提供一种全固体电池而解决所述课题，所述全固体电池具有正极层、负极层、以及形成于所述正极层和所述负极层之间的固体电解质层，所述负极层含有平均粒径小于2.6μm的Si系活性材料和第一固体电解质。

All solid state battery and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
全固体电池和其制造方法
本公开内容涉及全固体电池和其制造方法。
技术介绍
全固体电池是一种在正极层和负极层之间具有固体电解质层的电池，与具有包含可燃性有机溶剂的电解液的液系电池相比，具有容易实现安全装置的简化的优点。专利文献1中公开了一种锂离子二次电池，其中，构成固体电解质层的固体电解质与构成活性材料层的活性材料的粒径比(固体电解质的粒径/活性材料的粒径)处于3.0至10.0的范围。此技术的目的在于提供一种活性材料层与固体电解质层的界面电阻低的锂离子二次电池。专利文献2中公开了一种电极，所述电极具备含有活性材料粒子(钛酸锂)和固体电解质粒子的活性材料层，固体电解质粒子的平均粒径Sg小于活性材料粒子的平均粒径Tg。另外，在专利文献3中公开了一种电极混合材料，包含：在活性材料粒子(例如石墨)上包覆硫化物系固体电解质而成的复合活性材料粒子、纤维状的导电材料、和平均粒径小于复合活性材料粒子的硫化物系固体电解质粒子。在专利文献4中公开了一种复合活性材料，具备：含有将活性材料粒子表面的全部或一部分包覆的氧化物系固体电解质的复合粒子、和进一步将复合粒子表面的76.0％以上包覆的硫化物系固体电解质。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2016-001598号公报专利文献2：日本特开2012-243644号公报专利文献3：日本特开2016-207418号公报专利文献4：日本特开2014-154407号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题Si粒子的理论容量大，对电池的高能量密度化有效。其另一面，Si粒子由充放电导致的体积变化大，容量容易降低。本公开内容鉴于上述实际情况而完成，主要目的在于提供一种减少了由充放电导致的体积变化的全固体电池。用于解决课题的手段为了解决上述课题，在本公开内容中提供一种全固体电池，所述全固体电池具有正极层、负极层、以及形成于所述正极层和所述负极层之间的固体电解质层，所述负极层含有平均粒径小于2.6μm的Si系活性材料和第一固体电解质。根据本公开内容能够制成一种全固体电池，其中通过使用特定的Si系活性材料作为负极活性材料，减少了由充放电导致的体积变化。在所述公开内容中，可在所述Si系活性材料的表面上形成有含有第二固体电解质的包覆层。在所述公开内容中，所述包覆层的包覆率可以为70％以上。在所述公开内容中，所述包覆层的厚度可以为30nm以下。在所述公开内容中，所述包覆层可含有导电材料。在所述公开内容中，所述导电材料的比表面积可以为370m2/g以上。在所述公开内容中，在所述负极层的截面中，在将面积为0.1μm2以下的孔设为微孔的情况下，每单位面积的所述微孔的数量可以为5个/μm2以上。另外，在本公开内容中提供一种全固体电池的制造方法，所述全固体电池具有正极层、负极层、以及形成于所述正极层和所述负极层之间的固体电解质层，所述制造方法具有：准备平均粒径小于2.6μm的Si系活性材料的准备工序；和使用含有所述Si系活性材料和第一固体电解质的负极混合材料形成所述负极层的负极层形成工序。根据本公开内容能够获得一种全固体电池，其中通过使用特定的Si系活性材料而形成负极层，减少了由充放电导致的体积变化。在所述公开内容中，在所述准备工序中，可通过对含有所述Si系活性材料和第二固体电解质的混合物进行压缩剪切处理，在所述Si系活性材料的表面上形成含有所述第二固体电解质的包覆层。在所述公开内容中，在所述混合物中，所述Si系活性材料的平均粒径可小于所述第二固体电解质的平均粒径。在所述公开内容中，所述压缩剪切处理中的圆周速度可以为26.4m/s(即，米/秒)以上。专利技术效果本公开内容中的全固体电池实现了能够减少由充放电导致的体积变化的效果。附图说明图1是示出本公开内容中的全固体电池的一个例子的示意截面图。图2是示出本公开内容中的全固体电池的制造方法的一个例子的流程图。图3是对实施例2中制作出的包覆活性材料进行SEM观察的结果。图4是对实施例1中制作出的负极层的截面进行SEM观察的结果。图5是对实施例2中制作出的负极层的截面进行SEM观察的结果。图6是对比较例1中制作出的负极层的截面进行SEM观察的结果。图7是实施例1、2和比较例1中制作出的负极层中的孔分布。图8是对于实施例1、2和比较例1中获得的层叠单电池(積層セル)的约束压增加率的结果。图9是示出微孔的数量与约束压增加率的关系的图。图10是示出导电材料的比表面积与内部电阻的关系的图。符号说明1正极层2负极层3固体电解质层4正极集电器5负极集电器10全固体电池具体实施方式以下，对本公开内容中的全固体电池和其制造方法进行详细说明。A.全固体电池图1是示出本公开内容中的全固体电池的一个例子的示意截面图。图1中所示的全固体电池10具有正极层1、负极层2、和在正极层1和负极层2之间形成的固体电解质层3。此外，全固体电池10具有进行正极层1的集电的正极集电器4、和进行负极层2的集电的负极集电器5。需要说明的是，虽没有特别图示，但是全固体电池10优选具有公知的外包装体。在本公开内容中，负极层2的一个特征在于，含有预定的Si系活性材料和第一固体电解质。根据本公开内容，可通过使用特定的Si系活性材料作为负极活性材料，制成减少了由充放电导致的体积变化的全固体电池。全固体电池的性能因活性材料、导电材料和固体电解质的固固界面的接合状态而大大地受影响。另一方面，Si系活性材料是能够进行例如快速充电的新一代材料，但是由于由充放电导致的体积变化大，因而难以维持牢固的固固界面。另外，由充电时的膨胀导致的内部压力的升高容易招致约束夹具的大型化。与此相对，在本公开内容中，通过使用平均粒径小的Si系活性材料，能够获得减少了由充放电导致的体积变化的全固体电池。因此，能够维持牢固的固固界面，能够提高循环特性、容量特性等电池特性。此外，能够抑制约束夹具的大型化。此处，使用平均粒径大的Si系活性材料时，Si系活性材料彼此接触从而容易形成桥。当形成桥时，膨胀的Si系活性材料的影响容易表现为负极层整体的膨胀。与此相对，在本公开内容中，通过使用平均粒径小的Si系活性材料，能够抑制Si系活性材料彼此的桥的形成。因此，通过使膨胀的Si系活性材料的一部分侵入例如负极层的孔(空隙)中，容易缓和作为负极层整体而言的膨胀。其结果，能够制成一种减少了由充放电导致的体积变化的全固体电池。如后所述，在本公开内容中确认了，通过由含有固体电解质的包覆层将Si系活性材料的表面进行包覆，能够减少由充放电导致的体积变化。另外，在本公开内容中确认了，增多微孔的数量对于减少由充放电导致的体积变化有效。此外确认了，增大包覆层中所含的导电材料的比表面积对于降低内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全固体电池，具有正极层、负极层、以及形成于所述正极层和所述负极层之间的固体电解质层，/n所述负极层含有平均粒径小于2.6μm的Si系活性材料以及第一固体电解质。/n

【技术特征摘要】
20180802 JP 2018-1459071.一种全固体电池，具有正极层、负极层、以及形成于所述正极层和所述负极层之间的固体电解质层，
所述负极层含有平均粒径小于2.6μm的Si系活性材料以及第一固体电解质。


2.根据权利要求1所述的全固体电池，其中，在所述Si系活性材料的表面形成有含有第二固体电解质的包覆层。


3.根据权利要求2所述的全固体电池，其中，所述包覆层的包覆率为70％以上。


4.根据权利要求2或3所述的全固体电池，其中，所述包覆层的厚度为30nm以下。


5.根据权利要求2至4中的任一项所述的全固体电池，其中，所述包覆层含有导电材料。


6.根据权利要求5所述的全固体电池，其中，所述导电材料的比表面积为370m2/g以上。


7.根据权利要求1至6中的任一项所述的全固体电池，其中，在所述负极层的截面中，在将面积为0.1μ...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤野志寿香，岩崎正博，
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