全固体电池制造技术

本发明专利技术涉及一种全固体电池。该全固体电池的特征在于，具备：正极集电体层、正极活性物质层、固体电解质层、负极活性物质层以及负极集电体层，所述正极活性物质层包含正极活性物质，所述负极活性物质层包含负极活性物质，所述负极活性物质包含下述通式(I)所表示的化合物作为主成分，Li

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】全固体电池


[0001]本专利技术涉及一种全固体电池。
[0002]本申请基于2019年2月27日在日本申请的特愿2019
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33411号主张优先权，并将其内容引用于此。

技术介绍

[0003]近年来，电子工学技术显著发展，实现了便携式电子设备的小型轻量化、薄型化、多功能化。伴随于此，对于成为电子设备的电源的电池，强烈期望小型轻量化、薄型化、可靠性的提高。目前，通常使用的锂离子二次电池一直以来使用有机溶剂等电解质(电解液)作为用于使离子移动的介质。但是，在上述结构的电池中，存在电解液漏出的危险性。另外，电解液中所使用的有机溶剂等为可燃性物质，因此，要求安全性更高的电池。
[0004]因此，作为用于提高电池的安全性的一个对策，提出了代替电解液使用固体电解质作为电解质。还进行了使用固体电解质作为电解质，并且其它构成要素也由固体构成的全固体电池的开发。
[0005]另一方面，全固体电池与通常使用有机电解液的锂离子二次电池比较，锂离子的传导性低。另外，难以在活性物质中添加导电助剂，活性物质层的电子传导性低。
[0006]因此，全固体电池与使用有机电解液的锂离子二次电池比较，内部电阻高，充放电倍率特性变低。因此，为了降低内部电阻，需要以使活性物质层、固体电解质层的厚度变薄的方式设计电池结构。因此，存在承担全固体电池的容量的活性物质在全固体电池中所占的比例变小，每单位体积的放电容量变小的问题。因此，在全固体电池中，要求降低内部电阻，并且提高每单位体积的放电容量。
[0007]专利文献1中记载了在全固体电池的正极活性物质、负极活性物质及固体电解质中分别使用聚阴离子化合物，而且将分别构成正极活性物质、负极活性物质、及固体电解质的成为聚阴离子的元素组(X)共同化。根据该专利文献1，通过将成为聚阴离子的元素组(X)共同化，正极、负极及固体电解质层的相互的离子传导性提高，大电流的提取及充放电循环特性提高。
[0008]在全固体电池中，要求提高每单位体积的放电容量，为了实现它，需要提高活性物质层的电子传导率。
[0009]但是，在专利文献1所记载的全固体电池中，活性物质的电子传导性不充分，难以提高每单位体积的放电容量。
[0010]现有技术文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1：日本特开2007
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258165号公报

技术实现思路

[0013]专利技术所要解决的技术问题
[0014]本专利技术是为了解决上述技术问题而开发的，其目的在于提供一种提高构成全固体电池的活性物质的电子传导性，且每单位体积的放电容量优异的全固体电池。
[0015]用于解决技术问题的技术方案
[0016]为了解决上述技术问题，提供以下的方案。
[0017](1)第一实施方式的全固体电池的特征在于，具备：正极集电体层、正极活性物质层、固体电解质层、负极活性物质层以及负极集电体层，所述正极活性物质层包含正极活性物质，所述负极活性物质层包含负极活性物质，
[0018]所述负极活性物质包含下述通式(I)所表示的化合物作为主成分，Li
a1
V
b1
Ti
c1
Al
d1
(PO4)3ꢀꢀꢀꢀ
(I)
[0019](其中，在式(I)中，a1、b1、c1及d1分别表示满足2.8≤a1＜5、0.6≤b1≤2、0.1≤c1≤1.4、0≤d1≤0.7及1.9≤b1+c1+d1≤2.1的数。)
[0020]所述正极活性物质层中所含的所述正极活性物质的体积CV和所述负极活性物质层中所含的所述负极活性物质的体积AV的关系满足下述式(1)，
[0021]0.7≤CV/AV≤3
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0022]所述负极活性物质层的厚度在2μm以上100μm以下的范围内。
[0023](2)在上述实施方式的全固体电池中，也可以设为如下结构，所述正极活性物质包含下述通式(II)所表示的化合物作为主成分。
[0024]Li
a2
V
b2
Ti
c2
Al
d2
(PO4)3ꢀꢀꢀꢀ
(II)
[0025](其中，在式(II)中，a2、b2、c2及d2分别表示满足1＜a2≤3.2、1≤b2≤2、0.1≤c2≤1、0≤d2≤0.4及1.9≤b2+c2+d2≤2.1的数。)
[0026](3)在上述实施方式的全固体电池中，也可以设为如下结构，所述正极活性物质层中所含的所述正极活性物质的重量CW和所述负极活性物质层中所含的所述负极活性物质的重量AW的关系满足下述式(2)。
[0027]0.75≤R≤1.25
ꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0028]R＝CW/{((b1+c1)/(b1+c1+d1))
×
((b2+c2+d2)/b2)
×
AW}
[0029](其中，b1、c1及d1分别表示与所述通式(I)中的b1、c1及d1相同的数，b2、c2及d2分别表示与所述通式(II)中的b2、c2及d2相同的数。)
[0030](4)在上述实施方式的全固体电池中，也可以设为如下结构，所述固体电解质层包含固体电解质，所述固体电解质包含磷酸钛铝锂、磷酸锆锂、石榴石型锆酸盐中的任意一种作为主成分。
[0031](5)在上述实施方式的全固体电池中，也可以设为如下结构，所述负极活性物质层的与所述固体电解质层相接的部分的面积S1和所述正极活性物质层的与所述固体电解质层相接的部分的面积S2的关系满足下述式(3)。
[0032]S1/S2＞1
ꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0033](6)在上述实施方式的全固体电池中，也可以设为如下结构，在所述正极活性物质层和所述固体电解质层之间具备第一中间层，在所述负极活性物质层和所述固体电解质层之间具备第二中间层。
[0034](7)在上述实施方式的全固体电池中，也可以设为如下结构，所述第一中间层及所述第二中间层分别包含选自Li、Al、Ti、V、Zr及P中的至少一种元素。
[0035]专利技术的效果
[0036]根据本专利技术，能够提供一种提高构成全固体电池的活性物质的电子传导性，且每单位体积的放电容量优异的全固体电池。
附图说明
[0037]图1是表示本专利技术的一个实施方式的全固体电池的结构的示意剖视图。
具体实施方式
[0038]以下，一边适当参照附图，一边对本专利技术的全固体电池的优选的实施方式进行详细地说明。以下的说明中使用的附图，有时为了容易理解本专利技术的特征，为方便起见而放大表示成为特征的部分。因此，附图中所记载的各构成要素的尺寸比率等有时与实际不同。在以下的说明中例示的材料、尺寸等为一例，本专利技术不限定于此，在不变更其宗旨的范围内，可以适当变更来实施。
[0039]如图1所示，全本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种全固体电池，其特征在于，具备：正极集电体层、正极活性物质层、固体电解质层、负极活性物质层以及负极集电体层，所述正极活性物质层包含正极活性物质，所述负极活性物质层包含负极活性物质，所述负极活性物质包含下述通式(I)所表示的化合物作为主成分，Li
a1
V
b1
Ti
c1
Al
d1
(PO4)3ꢀꢀꢀ
(I)其中，在式(I)中，a1、b1、c1及d1分别表示满足2.8≤a1＜5、0.6≤b1≤2、0.1≤c1≤1.4、0≤d1≤0.7及1.9≤b1+c1+d1≤2.1的数，所述正极活性物质层中所含的所述正极活性物质的体积CV和所述负极活性物质层中所含的所述负极活性物质的体积AV的关系满足下述式(1)，0.7≤CV/AV≤3
ꢀꢀꢀ
(1)所述负极活性物质层的厚度在2μm以上100μm以下的范围内。2.根据权利要求1所述的全固体电池，其中，所述正极活性物质包含下述通式(II)所表示的化合物作为主成分，Li
a2
V
b2
Ti
c2
Al
d2
(PO4)3ꢀꢀꢀ
(II)其中，在式(II)中，a2、b2、c2及d2分别表示满足1＜a2≤3.2、1≤b2≤2、0.1≤c2≤1、0≤d2≤0.4及1.9≤b2+c2+d...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中祯一，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：