全固体电池用电极和全固体电池制造技术

本发明专利技术提供一种负荷特性优异的全固体电池和用于形成前述全固体电池的全固体电池用电极。本发明专利技术与可持续发展目标(SDGs)的目标12、3、7、11相关。本发明专利技术的全固体电池用电极的特征在于，具有含有含活性物质的电极材料、固体电解质和导电助剂的合剂的成型体，前述电极材料是表面的至少一部分具有含有含特定元素的固体电解质A1或固体电解质A2的层的复合粒子，前述合剂的成型体在前述复合粒子彼此之间具有含特定元素的固体电解质B1或固体电解质B2，固体电解质A1的组成与固体电解质B1的组成满足特定关系，或者固体电解质A2的组成与固体电解质B2的组成满足特定关系。电解质B2的组成满足特定关系。电解质B2的组成满足特定关系。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】全固体电池用电极和全固体电池


[0001]本专利技术涉及负荷特性优异的全固体电池和用于形成前述全固体电池的全固体电池用电极。

技术介绍

[0002]近年来，随着手机、笔记本型个人电脑等便携电子设备的发展、电动汽车的实用化等，越来越需要小型、轻量且高容量、高能量密度的二次电池。
[0003]目前，在能够满足这种要求的锂二次电池、尤其是锂离子二次电池中，正极活性物质使用钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)等含锂复合氧化物，负极活性物质使用石墨等，作为非水电解质，使用含有有机溶剂和锂盐的有机电解液。
[0004]而且，随着锂离子二次电池的应用设备的进一步发展，需要锂离子二次电池的进一步长寿命化、高容量化、高能量密度化，同时，对长寿命化、高容量化、高能量密度化的锂离子二次电池的安全性和可靠性也有很高要求。
[0005]但是，锂离子二次电池中使用的有机电解液含有作为可燃性物质的有机溶剂，因此电池中发生短路等异常情况时，存在有机电解液异常发热的可能性。此外，伴随近年来锂离子二次电池的高能量密度化和有机电解液中的有机溶剂量增加的倾向，进一步要求锂离子二次电池的安全性和可靠性。
[0006]在以上那样的情况下，不使用有机溶剂的全固体型锂二次电池(全固体电池)备受关注。全固体电池是利用不使用有机溶剂的固体电解质的成型体来代替以往的有机溶剂系电解质的电池，不存在固体电解质异常发热的担忧，具有高的安全性。
[0007]此外，全固体电池不仅具有高安全性，而且具有高可靠性和高耐环境性，而且寿命长，因此，作为在有助于社会发展的同时也可持续对安心、安全作出贡献的免维护的电池而备受期待。通过向社会提供全固体电池，能够对实现联合国制定的可持续发展目标(SDGs)的17个目标中的目标12(确保可持续生产消费形态)、目标3(确保所有年龄段所有人的健康生活并促进福祉)、目标7(确保所有人都能获得廉价、可靠且可持续的现代化能源)和目标11〔实现包容、安全、弹性(Resilient)且可持续的城市和人类住区〕做出贡献。
[0008]此外，在全固体电池中尝试了各种改良。例如，一直以来进行的是，将电极活性物质表面用固体电解质覆盖制成复合体，通过使用该复合体，实现全固体电池的性能提高。而且，专利文献1、2中，还提出了对这样的复合体的构成、形成方法进行改良的技术。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特开2014
‑
22074号公报
[0012]专利文献1:日本特开2016
‑
207418号公报

技术实现思路

[0013]专利技术所要解决的课题
[0014]但是，目前，全固体电池的应用领域在快速扩大，例如也考虑在要求以大电流值放电的用途中的应用，因此要求提高负荷特性以能够应付这种需求。
[0015]本专利技术是鉴于上述情况做出的，其目的在于，提供负荷特性优异的全固体电池和用于形成前述全固体电池的全固体电池用电极。
[0016]用于解决课题的方法
[0017]本专利技术第1方式的全固体电池用电极的特征在于，具有含有含活性物质的电极材料和固体电解质的合剂的成型体，前述电极材料是表面的至少一部分具有含有硫化物系固体电解质A1的层的复合粒子，前述合剂的成型体在前述复合粒子彼此之间具有硫化物系固体电解质B1，前述固体电解质A1和前述固体电解质B1含有磷元素、硫元素以及含有Cl和Br中的至少一者的卤元素Y，含有或不含选自由Si、Ge和Sn组成的组中的至少一种元素X，而且将磷元素与元素X的摩尔比的合计设为1时，元素X的摩尔比c为0≦c＜0.5，前述固体电解质A1含有的Y元素中的Cl与Br的摩尔比满足Cl＞Br的关系，且前述固体电解质B1含有的Y元素中的Cl与Br的摩尔比满足Cl≦Br的关系。
[0018]此外，本专利技术第2方式的全固体电池用电极的特征在于，具有含有含活性物质的电极材料和固体电解质的合剂的成型体，前述电极材料是表面的至少一部分具有含有硫化物系固体电解质A2的层的复合粒子，前述合剂的成型体在前述复合粒子彼此之间具有硫化物系固体电解质B2，前述固体电解质A2和前述固体电解质B2含有磷元素、硫元素、选自由Si、Ge和Sn组成的组中的至少一种元素X、以及含有Cl和Br中的至少一者的卤元素Y，而且，将磷元素与元素X的摩尔比的合计设为1时，元素X的摩尔比c为c≧0.5，前述固体电解质A2含有的Y元素中的Cl与Br的摩尔比满足Cl≦Br的关系，且前述固体电解质B2含有的Y元素中的Cl与Br的摩尔比满足Cl＞Br的关系。
[0019]此外，本专利技术的全固体电池的特征在于，具有正极、负极和存在于前述正极与前述负极之间的固体电解质层，前述正极和前述负极中的至少一者为本专利技术的全固体电池用电极。
[0020]专利技术效果
[0021]根据本专利技术，能够提供负荷特性优异的全固体电池和用于形成前述全固体电池的全固体电池用电极。
附图说明
[0022]图1为示意性显示本专利技术的全固体电池的一例的截面图。
[0023]图2为示意性显示本专利技术的全固体电池的另一例的平面图。
[0024]图3为图2的I
‑
I线截面图。
具体实施方式
[0025]＜全固体电池用电极＞
[0026]本专利技术的全固体电池用电极具有含有含活性物质的电极材料、固体电解质和导电助剂的合剂的成型体。
[0027]第1方式的全固体电池用电极中使用的前述电极材料是表面的至少一部分具有含有固体电解质A1的层的复合粒子。此外，构成第1方式的全固体电池用电极的合剂的成型体
在前述复合粒子彼此之间具有固体电解质B1。进一步，第2方式的全固体电池用电极中使用的前述电极材料是表面的至少一部分具有含有固体电解质A2的层的复合粒子。而且，构成第2方式的全固体电池用电极的合剂的成型体在前述复合粒子彼此之间具有固体电解质B2。
[0028]固体电解质A1和固体电解质B1均含有磷元素、硫元素、以及含有Cl和Br中的至少一者的卤元素Y，且含有或不含选自由Si、Ge和Sn组成的组中的至少一种元素X。
[0029]而且，固体电解质A1和固体电解质B1两者中，将磷元素与元素X的摩尔比的合计设为1时，元素X的摩尔比为0≦c＜0.5，固体电解质A1含有的Y元素中的Cl与Br的摩尔比满足Cl＞Br的关系，且固体电解质B1含有的Y元素中的Cl与Br的摩尔比满足Cl≦Br的关系。
[0030]另一方面，固体电解质A2和固体电解质B2均含有磷元素、硫元素、选自由Si、Ge和Sn组成的组中的至少一种元素X、以及含有Cl和Br中的至少一者的卤元素Y。
[0031]而且，固体电解质A2和固体电解质B2两者中，将磷元素与元素X的摩尔比的合计设为1时，元素X的摩尔比为c≧0.5，固体电解质A2含有的Y元素中的Cl与Br的摩尔比满足Cl≦Br的关系，且固体电解质B2含有的Y元素中的Cl与Br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】1.一种全固体电池用电极，其特征在于，其为全固体电池中使用的电极，具有含有含活性物质的电极材料和固体电解质的合剂的成型体，所述电极材料是表面的至少一部分具有含有硫化物系固体电解质A1的层的复合粒子，所述合剂的成型体在所述复合粒子彼此之间具有硫化物系固体电解质B1，所述固体电解质A1和所述固体电解质B1含有磷元素、硫元素以及含有Cl和Br中的至少一者的卤元素Y，含有或不含选自由Si、Ge和Sn组成的组中的至少一种元素X，而且将磷元素与元素X的摩尔比合计设为1时，元素X的摩尔比c为0≦c＜0.5，所述固体电解质A1含有的Y元素中的Cl与Br的摩尔比满足Cl＞Br的关系，且所述固体电解质B1含有的Y元素中的Cl与Br的摩尔比满足Cl≦Br的关系。2.根据权利要求1所述的全固体电池用电极，所述固体电解质A1和所述固体电解质B1为下述通式(1)所表示的物质，Li7‑
a+b
P1‑
c
X
c
S6‑
a
Y
a+b
ꢀꢀ
(1)所述通式(1)中，X为Si、Ge或Sn，Y为含有Cl和Br中的至少一者的卤元素，0≦b≦0.9，
‑
3.0a+1.8≦b≦
‑
3.0a+5.7，0≦c≦1。3.根据权利要求1或2所述的全固体电池用电极，所述固体电解质A1和所述固体电解质B1为硫银锗矿型。4.根据权利要求1～3中任一项所述的全固体电池用电极，所述电极材料中的所述含有固体电解质A1的层进一步含有导电助剂。5.一种全固体电池用电极，其特征在于，其为全固体电池中使用的电极，具有含有含活性物质的电极材料和固体电解质的合剂的成型体，所述电极材料是表面的至少一部分具有含有硫化物系固体电解质A2的层的复合粒子，所述合剂的成型体在所述复合粒子彼此之间具有硫化物系固体电解质...

【专利技术属性】
技术研发人员：冨田健太郎，松冈尚辉，青木润珠，上剃春树，
申请(专利权)人：麦克赛尔株式会社，
类型：发明
国别省市：