一种全固态型锂离子二次电池，它具有高的耐热性，并且可在宽的温度范围内使用，它具有高的电池容量以及优良的充放电特性，并且可在长时间内稳定使用，它包括含有锂离子导电晶体的无机物，并且基本上不含有机物和电解质溶液。含有锂离子导电晶体的无机物优选锂离子导电玻璃－陶瓷。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种适用于锂离子二次电池的固体电解质以及使用该固体电解质的锂离子二次电池。
技术介绍
过去通常使用其中用非水电解质溶液浸渍被称作隔板的具有微孔的膜的电解质。被称作聚合物电池的锂离子二次电池利用由聚合物制成的聚合物电解质，最近它比利用液体的电解质受到更多的关注。该聚合物电池使用以凝胶状制成的电解质，其中，将聚合物用液体电解质溶液浸渍。由于它将液体电解质溶液容纳于聚合物中，因此，它具有这样的优点：液体渗漏的可能性极小，因此改进了电池的安全性，并且它采用的电池构型的自由度更大。由于该聚合物电解质的锂离子导电性低于仅仅含有电解质溶液的电解质，因此，出现的惯例是降低聚合物电解质的厚度。但是，在厚度被降低的聚合物电解质中引发的问题是：由于降低了其机械强度，因此，在电池的生产过程中聚合物电解质有破损或出现孔洞的趋势，这会导致正极和负极之间短路。因此，正如日本专利申请特开出版物No.6-140052中所公开的那样，已提议将无机氧化物比如氧化铝加入到电解质中来提供固体电解质，由此增加其机械强度。作为该无机氧化物，还建议除了氧化铝之外的无机氧化物如氧化硅和铝酸锂。但是，将无机氧化物比如氧化铝加入到电解质中产生的问题是明显降低固体电解质中锂离子的导电性。而且，在利用该-->固体电解质的锂离子二次电池中重复进行充放电时，该电解质与无机氧化物反应，导致锂离子二次电池充放电性能的变劣。另外，含有聚合物电解质的锂离子二次电池不能够避免由于用于电解质中的聚合物特性导致的温度变化而引起的热膨胀和收缩以及离子导电性的突然改变。因此，含有该聚合物固体电解质的锂离子二次电池的耐热性差，并且不能在宽的温度范围内使用。因此，本专利技术的目的是提供一种全固态型锂离子二次电池，它具有高的耐热性，并且可在宽的温度范围内使用，具有高的电池容量以及优良的充放电特性，并且可在长时间内稳定使用。本专利技术的另一个目的是提供一种用于该锂离子二次电池的固体电解质。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人发现：为了实现本专利技术的目的，非常重要的是：从电池安全性的角度出发，电池在固体电解质中不含有电解质溶液，从改进耐热性的角度出发，电池在固体电解质中不含有有机物质，由此得到了本专利技术。另外，作为对于在这些条件下足以实用的固体电解质和锂离子二次电池的研究和试验结果，本专利技术人发现：在使用该固体电解质的锂离子二次电池的正极和/或负极中，通过包括包含具有特定组成的锂离子导电晶体的无机物，特别是锂离子导电玻璃-陶瓷，或者通过包括包含锂离子导电晶体的无机物，特别是锂离子导电玻璃-陶瓷，可以提供具有如下特征的全固态型锂离子二次电池和用于该电池的固体电解质：与现有技术的固体电解质型电池相比，该电池具有高的耐热性，并且可在宽的温度范围内使用，具有高的电池容量以及优良的充放电特性，并且可在长时间内稳定使用。-->在本专利技术的第一个方面中，提供包括含有锂离子导电晶体的无机物的固体电解质，它基本上不含有机物和电解质溶液。在本专利技术的第二个方面中，提供根据第一方面所述的固体电解质，其中该含有锂离子导电晶体的无机物基本上不存在阻碍离子导电的孔隙或晶粒间界。在本说明书中，“阻碍离子导电的孔隙或晶粒间界”是指包括孔隙或晶粒间界的阻碍离子导电的因素，它们将包含锂离子导电晶体的所有无机物的离子导电率降低至无机物中所含的锂离子导电晶体的离子导电率的十分之一或更低。在本专利技术的第三个方面中，提供根据第一方面所述的固体电解质，其中包含锂离子导电晶体的无机物是锂离子导电玻璃-陶瓷。在本专利技术的第四个方面中，提供根据第一方面所述的固体电解质，它包括含有锂离子导电晶体的无机物粉末或锂离子导电玻璃-陶瓷粉末以及含有Li的无机物。在本专利技术的第五个方面中，提供根据第四方面所述的固体电解质，其中，含有锂离子导电晶体的无机物粉末或锂离子导电玻璃-陶瓷粉末具有10-4Scm-1或更高的离子导电率，具有9μm或更低的平均粒径，并且在固体电解质中的含量为50质量％至95质量％。在本专利技术的第六个方面中，提供根据第三方面所述的固体电解质，其中锂离子导电玻璃-陶瓷为薄板形式。在本专利技术的第七个方面中，提供根据第六方面所述的固体电解质，其中，锂离子导电玻璃-陶瓷具有15μm至200μm范围的厚度。在本专利技术的第八个方面中，提供根据第一方面所述的固体电解质，其中，其具有的离子导电率是10-5Scm-1或更大。-->在本专利技术的第九个方面中，提供根据第一方面所述的固体电解质，其中，含有锂离子导电晶体的无机物或锂离子导电玻璃-陶瓷具有Li1+x+yAlxTi2-xSiyP3-yO12的主晶相，其中，0≤x≤1并且0≤y≤1。在本专利技术的第十个方面中，提供根据第一方面所述的固体电解质，其中，含有锂离子导电晶体的无机物或锂离子导电玻璃-陶瓷包含以mol％计的如下物质：Li2O 12-18％Al2O3+Ga2O3 5-10％TiO2+GeO2 35-45％SiO2 1-10％和P2O5 30-40％。在本专利技术的第十一个方面中，提供根据第一方面所述的固体电解质，其中，含有锂离子导电晶体的无机物或锂离子导电玻璃-陶瓷包含以质量％计的如下物质：Li2O 3-10％Al2O3+Ga2O3 5-20％TiO2+GeO2 25-40％SiO2 0.5-8％和P2O5 40-55％。在本专利技术的第十二个方面中，提供含有根据第一至第十一方面的任一方面所述的固体电解质的锂离子二次电池。在本专利技术的第十三个方面中，提供了根据第十二方面所述的锂离子二次电池，其在正极和/或负极中包括含有锂离子导电晶体的无机物。在本专利技术的第十四个方面中，提供根据第十三方面所述的锂离子二次电池，其中在正极和/或负极中包括的含有锂离子导-->电晶体的无机物基本上不存在阻碍离子导电的孔隙或晶粒间界。在本专利技术的第十五个方面中，提供根据第十三方面所述的锂离子二次电池，其中在正极和/或负极中包括的含有锂离子导电晶体的无机物是锂离子导电玻璃-陶瓷。在本专利技术的第十六个方面中，提供根据第十三方面所述的锂离子二次电池，其中，正极和/或负极中所包括的含有锂离子导电晶体的无机物或锂离子导电玻璃-陶瓷的平均粒径是包括含有锂离子导电晶体的无机物或锂离子导电玻璃-陶瓷的正极和/或负极活性材料的平均粒径的1/5或更低。在本专利技术的第十七个方面中，提供根据第十三方面所述的锂离子二次电池，其中，正极和/或负极中含有锂离子导电晶体的无机物或锂离子导电玻璃-陶瓷的含量是正极和/或负极活性材料的2-35质量％。在本专利技术的第十八个方面中，提供根据第十三方面所述的锂离子二次电池，其中，正极和/或负极中所包括的含有锂离子导电晶体的无机物或锂离子导电玻璃-陶瓷包含以mol％计的如下物质：Li2O 1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种固体电解质，其包括含有锂离子导电晶体的无机物，且其基本上不含有机物和电解质溶液。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-12-2 350315/20041.一种固体电解质，其包括含有锂离子导电晶体的无机物，且其基本上不含有机物和电解质溶液。2.根据权利要求1所述的固体电解质，其中，该含有锂离子导电晶体的无机物基本上不存在阻碍离子导电的孔隙或晶粒间界。3.根据权利要求1所述的固体电解质，其中，该含有锂离子导电晶体的无机物是锂离子导电玻璃-陶瓷。4.根据权利要求1所述的固体电解质，其包括含有锂离子导电晶体的无机物粉末以及含有Li的无机物。5.根据权利要求4所述的固体电解质，其中，该含有锂离子导电晶体的无机物粉末具有10-4Scm-1或更高的离子导电率，具有9μm或更低的平均粒径，并且它在固体电解质中的含量范围为50质量％至95质量％。6.根据权利要求3所述的固体电解质，其中，该锂离子导电玻璃-陶瓷为薄板形式。7.根据权利要求6所述的固体电解质，其中，该锂离子导电玻璃-陶瓷具有15μm至200μm范围的厚度。8.根据权利要求1所述的固体电解质，其所具有的离子导电率是10-5Scm-1或更大。9.根据权利要求1所述的固体电解质，其中，该含有锂离子导电晶体的无机物具有Li1+x+yAlxTi2-xSiyP3-yO12的主晶相，其中0≤x≤1并且0≤y≤1。10.根据权利要求1所述的固体电解质，其中，该含有锂离子导电晶体的无机物包含以mol％计的如下物质：Li2O 12-18％Al2O3+Ga2O3 5-10％TiO2+GeO2 35-45％-->SiO2 1-10％和P2O5 30-40％。11.根据权利要求1所述的固体电解质，其中，该含有锂离子导电晶体的无机物包含以质量％计的如下物质：Li2O 3-10％Al2O3+Ga2O3 5-20％TiO2+GeO2 25-40％SiO2 0.5-8％和P2O5 40-55％。12.一种包括权利要求1-11任一项所述的固体电解质的锂离...
【专利技术属性】
技术研发人员：印田靖，
申请(专利权)人：株式会社小原，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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