复合固体电解质和全固体电池制造技术

本发明专利技术涉及复合固体电解质和全固体电池。一种全固体电池，具备包含正极层的正极、包含负极层的负极和配置在所述正极层与所述负极层之间的固体电解质层，其特征在于，所述全固体电池具有复合固体电解质，所述复合固体电解质包含第一硫化物类固体电解质粒子和杨氏模量小于所述第一硫化物类固体电解质粒子的第二硫化物类固体电解质粒子，所述第一硫化物类固体电解质粒子的平均粒径小于所述第二硫化物类固体电解质粒子，所述复合固体电解质包含在选自由所述正极层、所述负极层和所述固体电解质层构成的组中的至少一种层中。

Composite solid electrolyte and all solid cell

【技术实现步骤摘要】
复合固体电解质和全固体电池
本公开内容涉及复合固体电解质和全固体电池。
技术介绍
随着近年来个人电脑、摄像机和手机等信息相关设备、通信设备等的快速普及，作为其电源使用的电池的开发受到重视。另外，在汽车产业界等中，电动汽车用或混合动力汽车用的高输出且高容量的电池的开发也在进行。在全固体电池中，全固体锂离子电池在由于利用伴随锂离子移动的电池反应因而能量密度高这一点，另外，在作为夹设在正极与负极之间的电解质使用固体电解质代替包含有机溶剂的电解液这一点受到关注。在专利文献1中，以消除施加到电极层、固体电解质层的表面压力(面圧)的偏差为目的，公开了一种全固体电池，其特征在于，在正极层、负极层和固体电解质层的至少一者中，所述层的外周区域中包含的硫化物类固体电解质的杨氏模量小于位于所述外周区域的内侧的内侧区域中包含的硫化物类固体电解质的杨氏模量。在专利文献2中，以抑制固体氧化物电解质与电极的剥离、固体氧化物电解质的龟裂为目的，公开了一种固体氧化物型燃料电池，其包含如下作为固体氧化物电解质：包含氧化锆等固体氧化物的电解质材料；和二氧化硅等低杨氏模量材料，其为具有绝缘性且杨氏模量比所述电解质材料低的材料。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011-154902号公报专利文献2：日本特开2010-123416号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题以往的固体电解质存在如下问题：在以固体电解质层等的层形式被加压成形时，离子传导性和剥离强度的兼顾不充分。本公开内容是鉴于上述实际情况完成的，其目的在于，提供在以层的形式被加压成形时能够兼顾离子传导性和剥离强度的复合固体电解质和使用所述复合固体电解质的全固体电池。用于解决问题的手段本公开内容提供一种全固体电池，具备包含正极层的正极、包含负极层的负极和配置在所述正极层与所述负极层之间的固体电解质层，其特征在于，所述全固体电池具有复合固体电解质，所述复合固体电解质包含第一硫化物类固体电解质粒子和杨氏模量小于所述第一硫化物类固体电解质粒子的第二硫化物类固体电解质粒子，所述第一硫化物类固体电解质粒子的平均粒径小于所述第二硫化物类固体电解质粒子，所述复合固体电解质包含在选自由所述正极层、所述负极层和所述固体电解质层构成的组中的至少一种层中。在本公开内容的全固体电池中，在将所述复合固体电解质的总质量设定为100质量％时，在所述复合固体电解质中可以包含0.5质量％～15质量％的所述第一硫化物类固体电解质粒子。在本公开内容的全固体电池中，在将所述复合固体电解质的总质量设定为100质量％时，在所述复合固体电解质中可以包含1质量％～5质量％的所述第一硫化物类固体电解质粒子。在本公开内容的全固体电池中，所述第一硫化物类固体电解质粒子的杨氏模量可以是30GPa～150GPa，所述第二硫化物类固体电解质粒子的杨氏模量可以是15GPa～25GPa。在本公开内容的全固体电池中，所述第一硫化物类固体电解质粒子的长轴的长度可以是0.3μm～1μm，所述第二硫化物类固体电解质粒子的长轴的长度可以是2μm～3μm。在本公开内容的全固体电池中，所述第一硫化物类固体电解质粒子的纵横比可以是1.5～5.0，所述第二硫化物类固体电解质粒子的纵横比可以是1.0～1.2。在本公开内容的全固体电池中，所述第一硫化物类固体电解质粒子可以配置在所述第二硫化物类固体电解质粒子的外周区域。本公开内容提供一种复合固体电解质，用于具备包含正极层的正极、包含负极层的负极和配置在所述正极层与所述负极层之间的固体电解质层的全固体电池，其特征在于，所述复合固体电解质包含第一硫化物类固体电解质粒子和杨氏模量小于所述第一硫化物类固体电解质粒子的第二硫化物类固体电解质粒子，所述第一硫化物类固体电解质粒子的平均粒径小于所述第二硫化物类固体电解质粒子。专利技术效果本公开内容能够提供在以层的形式被加压成形时能够兼顾离子传导性和剥离强度的复合固体电解质、以及使用所述复合固体电解质的全固体电池。附图说明图1是示出复合固体电解质的加压成形前的状态的一例的示意图。图2是示出复合固体电解质的加压成形后的状态的一例的示意图。图3是示出本公开内容的全固体电池的一例的截面示意图。图4是示出复合固体电解质中的第一硫化物类固体电解质粒子的含有比例与固体电解质层的Li离子传导率及剥离强度的关系的图。附图标记11固体电解质层12正极层13负极层14正极集电器15负极集电器16正极17负极20复合固体电解质21第一硫化物类固体电解质粒子22第二硫化物类固体电解质粒子100全固体电池具体实施方式本公开内容提供一种全固体电池，具备包含正极层的正极、包含负极层的负极和配置在所述正极层与所述负极层之间的固体电解质层，其特征在于，所述全固体电池具有复合固体电解质，所述复合固体电解质包含第一硫化物类固体电解质粒子和杨氏模量小于所述第一硫化物类固体电解质粒子的第二硫化物类固体电解质粒子，所述第一硫化物类固体电解质粒子的平均粒径小于所述第二硫化物类固体电解质粒子，所述复合固体电解质包含在选自由所述正极层、所述负极层和所述固体电解质层构成的组中的至少一种层中。全固体电池是使粒子聚集而成形的，但由于是粒子彼此的集合体，因此通常电极刚性低，脆性高。因此已进行的是，将全固体电池以非常高的压力成形，在电极层、固体电解质层中添加聚合物等形状保持剂从而提高电极层、固体电解质层的强度。另一方面，这些方法成为全固体电池的生产率降低、全固体电池的性能降低的主要原因。本研究者等进行了深入研究，结果发现，通过将至少硬度和大小不同、根据需要进一步地形状也不同的两种硫化物类固体电解质粒子混合而得的复合固体电解质作为固体电解质层等层的材料使用，能够使所述层中的固体电解质粒子彼此的粘结性提高，能够兼顾所述层的离子传导性和剥离强度。推测这是因为，通过将相对小且硬的硫化物类固体电解质粒子与相对大且柔软的硫化物类固体电解质粒子混合，通过层形成时的加压成形，在柔软的硫化物类固体电解质粒子发生变形的同时在粒子间形成界面，与此同时显现出硬的硫化物类固体电解质粒子挂卡在柔软的硫化物类固体电解质粒子上的、所谓锚固效果，由此所述层的强度提高。而且，本公开内容的复合固体电解质仅由离子传导体构成，因此不需要在上述层中包含阻碍离子传导的物质，能够确保所述层的所期望的离子传导性。[复合固体电解质]本公开内容的复合固体电解质用于具备包含正极层的正极、包含负极层的负极和配置在所述正极层与所述负极层之间的固体电解质层的全固体电池，其特征在于，所述复合固体电解质包含第一硫化物类固体电解质粒子和杨氏模量小于所述第一硫化物类固本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全固体电池，具备包含正极层的正极、包含负极层的负极和配置在所述正极层与所述负极层之间的固体电解质层，其特征在于，/n所述全固体电池具有复合固体电解质，所述复合固体电解质包含第一硫化物类固体电解质粒子和杨氏模量小于所述第一硫化物类固体电解质粒子的第二硫化物类固体电解质粒子，/n所述第一硫化物类固体电解质粒子的平均粒径小于所述第二硫化物类固体电解质粒子，/n所述复合固体电解质包含在选自由所述正极层、所述负极层和所述固体电解质层构成的组中的至少一种层中。/n

【技术特征摘要】
20180809 JP 2018-1508031.一种全固体电池，具备包含正极层的正极、包含负极层的负极和配置在所述正极层与所述负极层之间的固体电解质层，其特征在于，
所述全固体电池具有复合固体电解质，所述复合固体电解质包含第一硫化物类固体电解质粒子和杨氏模量小于所述第一硫化物类固体电解质粒子的第二硫化物类固体电解质粒子，
所述第一硫化物类固体电解质粒子的平均粒径小于所述第二硫化物类固体电解质粒子，
所述复合固体电解质包含在选自由所述正极层、所述负极层和所述固体电解质层构成的组中的至少一种层中。


2.如权利要求1所述的全固体电池，其中，
在将所述复合固体电解质的总质量设定为100质量％时，在所述复合固体电解质中包含0.5质量％～15质量％的所述第一硫化物类固体电解质粒子。


3.如权利要求1或2所述的全固体电池，其中，
在将所述复合固体电解质的总质量设定为100质量％时，在所述复合固体电解质中包含1质量％～5质量％的所述第一硫化物类固体电解质粒子。


4.如权利要求1～3中任一项所述的全固体电池，其中，
所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：长田尚己，
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