全固态二次电池和制造全固态二次电池的方法技术

全固态二次电池和制造全固态二次电池的方法。所述全固态二次电池包括：负极，其包括负极集流体和第一负极活性材料层；正极，其包括正极活性材料层；以及在所述负极和所述正极之间的固体电解质层，其中所述第一负极活性材料层包括负极活性材料和离子化合物，所述离子化合物包括二元化合物、三元化合物、或其组合，且所述离子化合物不包括多个硫(S)原子。

【技术实现步骤摘要】
全固态二次电池和制造全固态二次电池的方法对相关申请的交叉引用本申请要求2018年12月6日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2018-0156273和2019年10月28日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2019-0134804的优先权和权益、以及由其产生的所有权益，将其内容全部通过引用引入本文中。
本公开内容涉及全固态二次电池和制造所述全固态二次电池的方法。
技术介绍
可根据工业标准开发具有高能量密度和高安全性的电池。例如，锂离子电池可用在汽车领域中以及在信息相关设备和通信设备的领域中。在汽车领域中，电池的安全性是特别重要的。锂离子电池可使用包括可燃性有机溶剂的液体电解质，且因此可存在如果发生短路时过热和着火的风险。
技术实现思路
提供由于抑制在负极层和固体电解质层之间的固体电解质的副反应而具有改善的循环特性的全固态二次电池、以及制造所述全固态二次电池的方法。另外的方面将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从所述描述明晰，或者可通过所呈现的实施方式的实践来获知。根据一种实施方式的方面，全固态二次电池包括：负极，其包括负极集流体和第一负极活性材料层；正极，其包括正极活性材料层；以及在所述负极和所述正极之间的固体电解质层，其中所述第一负极活性材料层包括负极活性材料和离子化合物，所述离子化合物包括二元化合物、三元化合物、或其组合，且所述离子化合物不包括多个硫(S)原子。根据另一实施方式的方面，制造全固态二次电池的方法包括：提供负极；提供正极；以及提供在所述负极和所述正极之间的固体电解质层以由此制备层叠体；以及压制所述层叠体以制造所述全固态二次电池，其中所述负极包括负极集流体和第一负极活性材料层，所述第一负极活性材料层包括负极活性材料和离子化合物，所述离子化合物包括二元化合物、三元化合物、或其组合，且所述离子化合物不包括多个硫(S)原子。附图说明从结合附图考虑的实施方式的以下描述，这些和/或其它方面将变得明晰并且更容易理解，其中：图1为全固态二次电池的实施方式的横截面图；图2为全固态二次电池的实施方式的横截面图；以及图3为全固态二次电池的实施方式的横截面图。具体实施方式现在将参照其中显示实例实施方式的附图更全面地描述本公开内容。然而，本公开内容可以许多不同的形式体现，不应被解释为限于本文中阐明的实施方式，并且应被解释为包括在本公开内容的范围内的所有变型、等同物和替代物；相反，提供这些实施方式，使得本公开内容将是彻底且完整的，并且将向本领域技术人员全面地传达本公开内容的效果和特征以及实施本公开内容的方式。本文中使用的术语仅为了描述具体实施方式且不意图限制本公开内容。如本文中使用的，单数形式“一个(种)(不定冠词，a，an)”和“所述(该)”还意图包括复数形式，除非上下文清楚地另外指明。将进一步理解，当用在本说明书中时，术语“包含”和/或“包括”表示存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组分(组件)，但不排除存在或添加一种或多种其它的特征、整体、步骤、操作、元件、组分(组件)和/或其集合。如本文中使用的，斜线“/”或者术语“和/或”包括相关列举项目的一个或多个的任意和全部组合。在附图中，为了更好地理解或易于描述，任意地放大或缩小各层、区域或元件的尺寸或厚度，且因此本公开内容不限于此。在整个书面描述和附图中，相同的附图标记和记号用于表示相同或相似的元件。还将理解，当一个元件例如层、膜、区域或组件被称为“在”另外的元件“上”时，它可“直接在”另外的元件“上”，或者也可存在中间层、区域或组件。尽管本文中可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件、组分(组件)、区域和/或层，但是这些元件、组分(组件)、区域和/或层不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个组分(组件)与另外的组分(组件)区分开，而不是出于限制的目的。在下面的描述和附图中，具有基本相同的功能构造的组成元件被分配有相同的附图标记，并且将省略重复的描述。如本文中使用的，“约”包括所述的值并且意味着在由本领域普通技术人员考虑到所讨论的测量和与具体量的测量相关的误差(即测量系统的限制)而确定的对于具体值的可接受的偏差范围内。例如，“约”可意味着相对于所述的值在一个或多个标准偏差内，或在±30％、20％、10％或5％内。除非另外定义，否则本文中所用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开内容所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。将进一步理解，术语，诸如在常用词典中定义的那些，应被解释为具有与其在相关领域和本公开内容的背景中的含义一致的含义，并且将不以理想化或者过度形式的意义进行解释，除非在本文中明确地如此定义。在本文中参照作为理想化实施方式的示意图的横截面图描述示例性实施方式。照此，将预计到作为例如制造技术和/或公差的结果的图的形状的变化。因而，本文中描述的实施方式不应解释为限于本文中所示的区域的具体形状，而是包括由例如制造所造成的形状上的偏差。例如，图示或描述为平坦的区域典型地可具有粗糙的和/或非线性的特征。此外，所图示的尖锐的角可为圆形的。因而，图中所示的区域在本质上是示意性的，并且它们的形状不意图说明区域的精确形状，并且不意图限制本权利要求的范围。如本文中使用的，C倍率意味着将电池以1小时进行放电的电流，例如，对于具有1.6安-时的放电容量的电池的C倍率将为1.6安。如本文中使用的，术语“离子化合物”是指包括通过称为离子键的静电力附聚的离子的化合物。所述离子化合物可由阳离子和阴离子组成。如本文中使用的，术语“二元化合物”是指由两种不同的元素组成的化合物。所述二元化合物可为例如由AB或A2B表示的化合物，其中A可为阳离子，且B可为阴离子。如本文中使用的，术语“三元化合物”是指由三种不同的元素组成的化合物。所述三元化合物可为例如由A2BX4或ABX4表示的化合物，其中A可为阳离子，B可为阳离子或阴离子，且X可为阴离子。如本文中使用的，术语“无机化合物”是指不包括碳-氢(C-H)键或碳-卤素(C-X，其中X为F、Cl、Br、或I)键的化合物，即，非有机化合物。如本文中使用的，术语“结晶(晶体)化合物”是指具有组成元素的高度有序的微观结构的化合物。所述高度有序的微观结构可形成在所有方向上延伸的晶格。所述结晶化合物可在其X射线衍射(“XRD”)光谱中呈现出对应于晶格结构的峰。所述结晶化合物是固体。如本文中使用的，术语“无定形化合物”是指其中组成原子无规则排列而没有对齐的微观结构的化合物。所述无定形化合物不形成晶格。例如，在所述无定形化合物的XRD光谱中，可不出现对应于晶格结构的峰。如本文中使用的，术语颗粒的“平均粒径”在颗粒为球形时可意指平均颗粒直径，或者在颗粒为非球形时可意指具有与非球形颗粒相同的体积的球体的平均直径。平均直径可为中值直径(D50)，其定义为在累积分布曲线中对应于50％的粒径，即50％的颗粒的颗粒直径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.全固态二次电池，包括：/n负极，其包括负极集流体和第一负极活性材料层；/n正极，其包括正极活性材料层；以及/n在所述负极和所述正极之间的固体电解质层，/n其中所述第一负极活性材料层包括负极活性材料和离子化合物，/n其中所述离子化合物包括二元化合物、三元化合物、或其组合，且/n其中所述离子化合物不包括多个硫原子。/n

【技术特征摘要】
20181206 KR 10-2018-0156273;20191028 KR 10-2019-011.全固态二次电池，包括：
负极，其包括负极集流体和第一负极活性材料层；
正极，其包括正极活性材料层；以及
在所述负极和所述正极之间的固体电解质层，
其中所述第一负极活性材料层包括负极活性材料和离子化合物，
其中所述离子化合物包括二元化合物、三元化合物、或其组合，且
其中所述离子化合物不包括多个硫原子。


2.如权利要求1所述的全固态二次电池，其中所述离子化合物为无机化合物。


3.如权利要求1所述的全固态二次电池，其中所述离子化合物为结晶化合物或无定形化合物。


4.如权利要求1所述的全固态二次电池，其中
所述二元化合物具有岩盐型结构、纤锌矿型结构、反萤石结构或六方结构，
所述三元化合物具有反钙钛矿型结构、层状型结构、尖晶石型结构或三方结构的晶体结构。


5.如权利要求1所述的全固态二次电池，其中所述离子化合物为锂盐化合物。


6.如权利要求5所述的全固态二次电池，其中所述锂盐化合物包括具有大于0纳米至0.40纳米的离子半径的阴离子。


7.如权利要求5所述的全固态二次电池，其中所述锂盐化合物包括：
二元化合物，其中所述二元化合物包括LiF、LiCl、LiBr、LiI、LiH、Li2S、Li2O、Li2Se、Li2Te、Li3N、Li3P、Li3As、Li3Sb、Li3B、或其组合；
三元化合物，其中所述三元化合物包括Li3OCl、LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiClO4、LiAlO2、LiAlCl4、LiNO3、Li2CO3、LiBH4、Li2SO4、Li3BO3、Li3PO4、Li4NCl、Li5NCl2、Li3BN2、或其组合；或者
其组合。


8.如权利要求5所述的全固态二次电池，其中所述锂盐化合物包括LiF、LiCl、LiBr、LiI、或其组合。


9.如权利要求5所述的全固态二次电池，其中所述锂盐化合物不是与硫化物、氧化物、或其组合的复合物。


10.如权利要求1所述的全固态二次电池，其中所述离子化合物的量为3重量％至50重量％，基于所述第一负极活性材料层的总重量。


11.如权利要求1所述的全固态二次电池，其中所述离子化合物的量为3重量％至30重量％，基于所述第一负极活性材料层的总重量。


12.如权利要求1所述的全固态二次电池，其中所述负极活性材料为颗粒形式，且所述负极活性材料具有大于0微米至4微米的平均粒径。


13.如权利要求1所述的全固态二次电池，其中所述负极活性材料包括碳质负极活性材料、金属负极活性材料、准金属负极活性材料、或其组合。


14.如权利要求12所述的全固态二次电池，其中所述负极活性材料包括碳质负极活性材料，和所述碳质负极活性材料包括无定形碳。


15.如权利要求12所述的全固态二次电池，其中所述负极活性材料包括金属负极活性材料或准金属负极活性材料，和
所述金属负极活性材料或准金属负极活性材料包括金、铂、钯、硅、银、铝、铋、锡、锑、镁、锌、或其组合。


16.如权利要求1所述的全固态二次电池，其中所述负极活性材料包括以下的混合物：
包括无定形碳的第一颗粒，和
包括金属、准金属或其组合的第二颗粒，且
所述第二颗粒的量为8重量％至60重量％，基于所述混合物的总重量。


17.如权利要求1所述的全固态二次电池，其中所述第一负极活性材料层进一步包括粘合剂。


18.如权利要求1所述的全固态二次电池，其中所述第一负极活性材料层的厚度为所述正极活性材料层的厚度的50％或更小，且所述第一负极活性材料层具有1微米至20微米的厚度。


19.如权利要求1所述的全固态二次电池，进一步包括在所述负极集流体上的膜，其中所述膜包括能与锂合金化的元素，和其中所述膜位于所述负极集流体和所述第一负极活性材料层之间。


20.如权利要求19所述的全固态二次电池，其中所述薄膜具有1纳米至800纳米的厚度。


21.如权利要求1所述的全固态二次电池，进一步包括在所述负极集流体和所述固体电解质层之间的第二负极活性材料层，其中所述第二负极活性材料层为包括锂、锂合金、或其组合的金属层。


22.如权利要求21所述的全固态二次电池，其中所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜孝郎，李玟锡，李斗渊，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR