无极性全固体电池及电子设备制造技术

提供一种高容量的无极性全固体电池。无极性全固体电池(1)包括第一电极(11)、第二电极(12)和固体电解质层(13)。固体电解质层(13)设置在第一电极(11)与第二电极(12)之间。第一电极(11)及第二电极(12)分别包含第一活性物质和至少一种负极活性物质。第一活性物质既作为正极活性物质发挥功能也作为负极活性物质发挥功能。第一活性物质是作为正极活性物质发挥功能时的比容量比作为负极活性物质发挥功能时的比容量大的活性物质。在第一电极(11)和第二电极(12)各自中，第一活性物质相对于活性物质总量的比例大于50质量％且小于100质量％。各活性物质的质量在第一电极(11)和第二电极(12)中相等。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无极性全固体电池及电子设备
本专利技术涉及全固体电池及具备全固体电池的电子设备。
技术介绍
以往，已知有正极和负极之间没有区别的无极性全固体电池(以下，有时称为“无极性全固体电池”。)(例如，专利文献1等)。具体而言，专利文献1中记载了第一及第二电极层两者包含Li2MnO3作为活性物质的无极性全固体电池。专利文献1：日本特开2011-216235号公报专利文献2：日本特开2007-258165号公报
技术实现思路
在使用Li2MnO3作为活性物质时，难以实现高容量的全固体电池。为了实现高容量的全固体电池，考虑使用活性物质的比容量(每单位活性物质重量的容量、与从活性物质脱嵌和嵌入的锂离子的数量相应的电量(Ah/g))高于Li2MnO3的活性物质。作为比容量高于Li2MnO3的活性物质，例如可列举Li3V2(PO4)3等。在专利文献2中，记载了将具有NASICON型结构的Li3V2(PO4)3共用地用作正极活性物质及负极活性物质的全固体电池。然而，Li3V2(PO4)3在作为正极活性物质发挥功能时的比容量与作为负极活性物质发挥功能时的比容量大不相同。因此，在仅将Li3V2(PO4)3共用地用作正极活性物质和负极活性物质时，难以实现在正极和负极之间没有区别的无极性全固体电池。本专利技术的主要目的在于提供高容量的无极性全固体电池。本专利技术涉及的无极性全固体电池包括第一电极、第二电极和固体电解质层。固体电解质层设置在第一电极与第二电极之间。第一电极及第二电极分别包含第一活性物质和至少一种负极活性物质。第一活性物质既作为正极活性物质发挥功能也作为负极活性物质发挥功能。第一活性物质是作为正极活性物质发挥功能时的比容量比作为负极活性物质发挥功能时的比容量大的活性物质。在第一电极和第二电极各自中，第一活性物质相对于活性物质总量的比例大于50质量％且小于100质量％。各活性物质的质量在第一电极和第二电极中相等。附图说明图1是本专利技术的一实施方式涉及的无极性全固体电池的示意性剖视图。具体实施方式以下，对实施本专利技术的优选方式的一例进行说明。但是，下述实施方式只是例示。本专利技术不限于下述实施方式。图1是本实施方式涉及的无极性全固体电池1的示意性剖视图。无极性全固体电池1包括第一电极11、第二电极12及固体电解质层13。固体电解质层13设置在第一电极11与第二电极12之间。具体而言，固体电解质层13的一个主表面与第一电极11接触，另一个主表面与第二电极12接触。第一电极11及第二电极12分别通过烧结与固体电解质层13接合。即，第一电极11、固体电解质层13及第二电极12为一体式烧结体。无极性全固体电池1是既在将第一电极11连接于正极、第二电极12连接于负极的情况下，也在将第一电极11连接于负极、第二电极12连接于正极的情况下都作为电池发挥功能的无极性的全固体电池。第一电极11及第二电极12分别包含第一活性物质和至少一种负极活性物质。第一活性物质是既作为正极活性物质发挥功能也作为负极活性物质发挥功能的活性物质。但是，第一活性物质作为正极活性物质发挥功能时的比容量大于第一活性物质作为负极活性物质发挥功能时的比容量。作为这样的第一活性物质，例如可列举Li(3-x)V(2-y)My(PO4)3(其中，M为选自由Al、Ge、Ti、Zr、Mg、Fe、Nb及Sn构成的组中的至少一种元素。0≤x≤0.20、0≤y≤0.20)等。作为Li(3-x)V(2-y)My(PO4)3的具体示例，可列举NASICON型Li3V2(PO4)3、Li3Al0.1V1.9(PO4)3、Li3Fe0.1V1.9(PO4)3、Li2.95Ti0.05V1.95(PO4)3、Li3Ti0.1Mg0.1V1.8(PO4)3等。其中，更优选地使用NASICON型Li3V2(PO4)3作为第一活性物质。第一电极11及第二电极12分别既可以包含一种第一活性物质，也可以包含多种第一活性物质。除了第一活性物质之外，第一电极11及第二电极12还分别包含至少一种负极活性物质。另外，在本专利技术中，“负极活性物质”是指作为负极活性物质发挥功能而实质上不作为正极活性物质发挥功能的活性物质。在此，实质上不作为正极活性物质发挥功能表示在活性物质中只能通过锂的嵌入反应发挥功能，即充电时不能发生锂的脱嵌反应。除了上述第一活性物质及负极活性物质之外，第一电极11及第二电极12例如分别还可以包含具有电子传导性的导电材料、固体电解质、结构保持材料、正极活性物质等。作为优选使用的导电材料的具体示例，例如可列举金属、碳、导电性氧化物、导电性有机物等。对结构保持材料没有特别限定，只要其与固体电解质或导电材料反应而活性物质、固体电解质、导电材料等的功能不降低即可。作为优选使用的结构保持材料的具体示例，可列举Al2O3、SiO2、ZrO2、GeO2等。在第一电极11及第二电极12中包含的固体电解质优选地与固体电解质层13中包含的固体电解质的晶体结构相同，并且更优选地与固体电解质层13中包含的固体电解质相同。作为优选使用的正极活性物质的具体示例，例如可列举LiVOPO4、LiVP2O7等。在本实施方式涉及的无极性全固体电池1中，除了作为正极活性物质发挥功能时的比容量大于作为负极活性物质发挥功能时的比容量的第一活性物质之外，第一电极11及第二电极12分别还包含负极活性物质。因此，例如，当第一电极11为正极且第二电极12为负极时，第一电极11中包含的负极活性物质不作为活性物质发挥功能，第二电极12中包含的负极活性物质作为活性物质发挥功能。当第一电极11为负极且第二电极12为正极时，第一电极11中包含的负极活性物质作为活性物质发挥功能，第二电极12中包含的负极活性物质不作为活性物质发挥功能。因此，在第一电极11为正极的情况和第一电极11为负极的情况下，能够减小无极性全固体电池1的容量差。因此，可以在无极性全固体电池1中使用例如NASICON型Li3V2(PO4)3等、比容量大但作为正极活性物质发挥功能时的比容量大于作为负极活性物质发挥功能时的比容量的活性物质。因此，可以实现高容量的无极性全固体电池1。但是，在比容量大的第一活性物质的含量少的情况下，不能充分增加无极性全固体电池1的容量。因此，在第一电极11及第二电极12各自中，第一活性物质相对于活性物质总量的比例需要大于50质量％且小于100质量％。从实现更大容量的无极性全固体电池1的观点出发，在第一电极11及第二电极12各自中，第一活性物质相对于活性物质总量的比例大于50质量％、优选地大于54质量％、更优选地68质量％以上。在第一电极11及第二电极12各自中，第一活性物质相对于活性物质总量的比例小于100质量％，优选为99质量％以下，更优选为84质量％以下。从相同的观点出发，优选地使用比容量大的第一活性物质。具体而言，例如作为第一活性物质，优选地使用Li(3-x)V(2-y)My(PO4)3(其中，M为选自由Al、Ge、Ti、Zr、Mg、F本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无极性全固体电池，包括：/n第一电极；/n第二电极；以及/n固体电解质层，设置在所述第一电极与所述第二电极之间，/n所述第一电极及第二电极分别包含：/n第一活性物质，既作为正极活性物质发挥功能也作为负极活性物质发挥功能，并且作为正极活性物质发挥功能时的比容量大于作为负极活性物质发挥功能时的比容量；以及/n至少一种负极活性物质，/n在所述第一电极和所述第二电极各自中，所述第一活性物质相对于活性物质的总量的比例大于50质量％且小于100质量％，并且各所述活性物质的质量在所述第一电极和所述第二电极中相等。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171113 JP 2017-2180791.一种无极性全固体电池，包括：
第一电极；
第二电极；以及
固体电解质层，设置在所述第一电极与所述第二电极之间，
所述第一电极及第二电极分别包含：
第一活性物质，既作为正极活性物质发挥功能也作为负极活性物质发挥功能，并且作为正极活性物质发挥功能时的比容量大于作为负极活性物质发挥功能时的比容量；以及
至少一种负极活性物质，
在所述第一电极和所述第二电极各自中，所述第一活性物质相对于活性物质的总量的比例大于50质量％且小于100质量％，并且各所述活性物质的质量在所述第一电极和所述第二电极中相等。


2.根据权利要求1所述的无极性全固体电池，其中，
所述第一电极为正极时所述第一电极中包含的全部活性物质的比容量的总量与所述第二电极为正极时所述第二电极中包含的全部活性物质的比容量的总量相等，
所述第一电极为负极时所述第一电极中包含的全部活性物质的比容量的总量与所述第二电极为负极时所述第二电极中包含的全部活性物质的比容量的总量相等。


3.根据权利要求1或2所述的无极性全固体电池，其中，
所述第一电极及第二电极分别包含NASICON型活性物质Li(3-x)V(2-y)My(PO4)3作为所述第一活性物质，Li(3-x)V(2-y)My(PO4)3中，M为选自由Al、Ge、Ti、Zr、Mg、Fe、...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉冈充，坂东贤一，伊藤彰佑，高野良平，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP