全固体电池制造技术

一种全固体电池1a，其具备电极体10，所述电极体通过在上下方向上依次层叠含有正极活性物质和固体电解质的正极层2、由固体电解质构成的电解质层4、以及含有负极活性物质和固体电解质的负极层3而形成，其中，正极活性物质是以化学式Li

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】全固体电池
本专利技术涉及全固体电池。
技术介绍
锂二次电池，以能量密度高而著称于各种二次电池。但是，广泛使用的锂二次电池，其电解质使用的是可燃性的有机电解液。因此，在锂二次电池中，与其他电池相比，对漏液、短路、过充电等方面的安全对策要求更为严格。因此，近年来，对使用氧化物系或硫化物系的固体电解质作为电解质的全固体电池进行了积极的研究和开发。固体电解质，是以固体中能够进行离子传导的离子传导体为主体而构成的材料，原理上不会发生如以往的锂二次电池那样的、由可燃性的有机电解液引起的各种问题。而且，一般的全固体电池具有在层状的正极(正极层)与层状的负极(负极层)之间夹持着层状的固体电解质(电解质层)而形成的一体化烧结体(以下也称为层叠电极体)上形成集电体的结构。上述层叠电极体，例如可以使用公知的生片(greensheet)法来制作。以下示出使用生片法制造层叠电极体的制作方法的一个示例：首先将含有正极活性物质和固体电解质的浆状正极层材料、含有负极活性物质和固体电解质的浆状负极层材料、以及含有固体电解质的浆状电解质层材料分别成形为片状生片，将由正极层材料构成的生片(以下也称为正极层片)和由负极层材料构成的生片(以下也称为负极层片)夹持由电解质层材料构成的生片(以下也称为电解质层片)而得到的层叠体进行压合，并将该压合后的层叠体进行锻烧。由此，完成作为烧结体的层叠电极体。另外，全固体电池的基本制造方法例如记载在以下的专利文献1中。此外，在以下的专利文献2中，记载有使用刮刀(doctorblade)法制作的芯片型全固体电池。<br>电极活性物质，可以使用在以往的锂二次电池中所使用的材料。此外，由于全固体电池不使用可燃性的电解液，因此能够得到更高的电位差、能量密度高的电极活性物质也正在研究中。例如，专利文献3记载了一种通过基于第一原理计算的模拟而能量密度极高的、以化学式Li2Fe(1-x)MxP2O7表示的正极活性物质。此外，专利文献4中也记载了能量密度极高、以化学式Li2MP(2-x)AxO7表示的锂二次电池用正极活性物质。作为固体电解质，可使用以通式LiaXbYcPdOe表示的、NASICON型氧化物系的固体电解质。作为该NASICON型氧化物系的固体电解质，以下的非专利文献1中记载的Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3(以下，也称为LAGP)广为人知。另外，以下的非专利文献2中，记载了全固体电池的概要。现有技术文献专利文献专利文献1：特开2009-206094号公报专利文献2：特开2017-182945号公报专利文献3：特开2014-194846号公报专利文献4：特许第5312969号公报非专利文献非专利文献1：J.K.Feng,L.Lu、“LithiumstoragecapabilityoflithiumionconductorLi1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3”、JournalofAlloysandCompoundsVolume501,Issue2,9July2010,Pages255-258非专利文献2：辰巳砂昌弘，林晃敏，大阪府立大学大学院工学研究科，“全固体电池的最前沿”，[online]，[平成30年9月13日搜索]，互联网＜URL：http://www.chem.osakafu-u.ac.jp/ohka/ohka2/research/battery_li.pdf＞
技术实现思路
专利技术要解决的课题要提高全固体电池的特性，重要的是要增大正负极间的电位差。即，需要适当选择出用于正极和负极的电极活性物质。在这一点上，正极活性物质，优选相对于金属锂电位为高电位(vsLi/Li+)，负极活性物质则优选为低电位。但是，另一方面，考虑到安全性等，也需要选择更稳定的电极活性物质。上述专利文献3和4中记载的正极活性物质，可以统一以化学式Li2Fe(1-x)MxP(2-y)AyO7表示。而且，由该化学式表示的正极活性物质，根据使用了第一原理计算的模拟，可以期待多电子反应，并成为具有高能量密度的物质。但是，为了获得实用的正极活性物质，需要适当地选择化学式中的x或y的值、以及对应于M的金属或对应于A的元素。另外，由于全固体电池仅有正极是无法成立的，因此也需要适当选择出适合于正极活性物质的负极活性物质。因此，本专利技术的目的在于提供一种全固体电池，其使用以Li2Fe(1-x)MxP(2-y)AyO7表示的化合物作为正极活性物质、从而具有高能量密度。解决手段为了实现上述目的，本专利技术的一个方面提供一种全固体电池，其具备电极体，所述电极体通过在上下方向上依次层叠含有正极活性物质和固体电解质的正极层、由所述固体电解质构成的电解质层、以及含有负极活性物质和所述固体电解质的负极层而形成，其中，所述正极活性物质，是以化学式Li2Fe(1-x)MxP(2-y)AyO7表示的化合物，作为所述化学式中的所述M，至少含有Ti、V、Cr、Ni、Co中的任一种金属，并且作为所述A，至少含有B、C、Al、Si、Ga、Ge中的任一种元素，所述化学式中的x为0.8＜x≤1，所述化学式中的y为0≤y≤0.07，所述负极活性物质是以化学式TiO2表示的锐钛矿型氧化钛。可以是，所述正极活性物质含有Ni或Co中的至少一种金属作为所述化学式中的所述M的全固体电池。并且，还可以是，含有Al或Si中的至少一种元素作为所述化学式中的A的全固体电池。优选一种全固体电池，其特征在于，所述正极活性物质是以化学式Li2Fe(1-x)CoyP2O7表示的化合物，所述化学式中的x为0.8<x<1，所述正极活性物质的所述化学式中包含的第二个Li有助于氧化还原反应，并且能量密度大于791mWh/g。还优选地，所述正极活性物质为Li2CoP2O7的全固体电池。并且，更优选地，所述固体电解质是以通式Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3表示的化合物。另外，将与所述上下方向直交的一方作为前后方向，在由长方体状的烧结体构成的电池主体的前后一方的端面形成正极端子，在前后另一方的端面形成负极端子，所述电池主体，通过在固体电解质中埋设有一个以上的单元电池而形成，所述单元电池，通过在所述电极体的上下一方和上下另一方层叠有正极集电体和负极集电体而形成，预设的所述正极集电体连接到所述正极端子，并且预设的所述负极集电体连接到所述负极端子的、全固体电池也在本专利技术的范围内。专利技术效果根据本专利技术，提供一种全固体电池，其以Li2Fe(1-x)MxP(2-y)AyO7表示的化合物作为正极活性物质、从而具有高能量密度。附图说明图1是本专利技术实施例的全固体电池的示意图。图2是在制作上述实施例的全固体电池时使用的LAGP玻璃的制作步骤的示意图。图3是上述实施例的全固体电池的制造步骤的示意图。图4是上述实施例的全固体电池的充放电特性的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全固体电池，其具备电极体，所述电极体通过在上下方向上依次层叠含有正极活性物质和固体电解质的正极层、由所述固体电解质构成的电解质层、以及含有负极活性物质和所述固体电解质的负极层而形成，所述全固体电池中，/n所述正极活性物质，是以化学式Li

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180220 JP 2018-027714;20181025 JP 2018-2011831.一种全固体电池，其具备电极体，所述电极体通过在上下方向上依次层叠含有正极活性物质和固体电解质的正极层、由所述固体电解质构成的电解质层、以及含有负极活性物质和所述固体电解质的负极层而形成，所述全固体电池中，
所述正极活性物质，是以化学式Li2Fe(1-x)MxP(2-y)AyO7表示的化合物，
作为所述化学式中的所述M，至少含有Ti、V、Cr、Ni、Co中的任一种金属，并且作为所述A，至少含有B、C、Al、Si、Ga、Ge中的任一种元素，
所述化学式中的x为0.8＜x≤1，
所述化学式中的y为0≤y≤0.07，
所述负极活性物质是以化学式TiO2表示的锐钛矿型氧化钛。


2.根据权利要求1所述的全固体电池，其中，所述正极活性物质含有Ni或Co中的至少一种金属作为所述化学式中的所述M。


3.根据权利要求1所述的全固体电池，其中，所述正极活性物质含有Al或Si中的至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤井信三，后藤裕二，小林正一，藤泽友弘，河野羊一郎，中西正典，山本智妃吕，加藤彰彦，
申请(专利权)人：FDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP