全固体电池制造技术

本公开的主要目的是提供一种能够降低发热量的全固体电池。在本公开中，通过提供一种全固体电池来解决上述课题，该全固体电池具有正极层、负极层以及形成于上述正极层与上述负极层之间的固体电解质层，上述正极层含有复合正极活性物质和卤化物固体电解质，上述复合正极活性物质具有尖晶石型活性物质和覆盖上述尖晶石型活性物质的表面的锂氧化物层，上述卤化物固体电解质含有X元素(X是卤素)作为阴离子的主成分，上述负极层含有Si系负极活性物质。质。质。

【技术实现步骤摘要】
全固体电池


[0001]本公开涉及全固体电池。

技术介绍

[0002]全固体电池是在正极与负极之间具有固体电解质层的电池，与具有包含可燃性有机溶剂的电解液的液系电池相比，有容易简化安全装置的优点。
[0003]例如，专利文献1公开了一种硫化物全固体电池，其使用由铌酸锂覆盖了尖晶石型活性物质的活性物质作为正极活性物质，并使用Si系负极活性物质作为负极活性物质。专利文献2公开了由Li6‑
3z
Y
z
X6(满足0<z<2、x是Br或Cl)表示的固体电解质。专利文献3公开了在电池的固体电解质层中并用Li3YI6和Li2S
‑
P2S5。另外，专利文献4记载了正极层和固体电解质层含有Li3YBr2Cl2I2，且负极层含有Li2S
‑
P2S5。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献1：日本特开2019
‑
207793号公报
[0006]专利文献2：国际公开第2018/025582号
[0007]专利文献3：国际公开第2019/135323号
[0008]专利文献4：国际公开第2019/146216号

技术实现思路

[0009]Si系负极活性物质的容量特性良好。另一方面，Si系负极活性物质在例如与从正极活性物质产生的氧气发生了反应时，发热量可能增加。本公开是鉴于上述实际情况而完成的，其主要目的是提供一种能够降低发热量的全固体电池。
[0010]为了解决上述课题，在本公开中，提供一种全固体电池，具有正极层、负极层以及形成于上述正极层与上述负极层之间的固体电解质层，上述正极层含有复合正极活性物质和卤化物固体电解质，上述复合正极活性物质具有尖晶石型活性物质和覆盖上述尖晶石型活性物质的表面的锂氧化物层，上述卤化物固体电解质含有X元素(X是卤素)作为阴离子的主成分，上述负极层含有Si系负极活性物质。
[0011]根据本公开，正极层含有尖晶石型活性物质的表面被锂氧化物层覆盖了的复合正极活性物质以及卤化物固体电解质，所以可得到即使在使用Si系负极活性物质的情况下也能够降低发热量增加的全固体电池。
[0012]在上述公开中，上述卤化物固体电解质可以含有Li元素、M元素(M是除Li以外的金属)和上述X元素。
[0013]在上述公开中，上述卤化物固体电解质可以含有Y作为上述M。
[0014]在上述公开中，上述卤化物固体电解质可以含有Br和Cl中的至少一者作为上述X。
[0015]在上述公开中，上述锂氧化物可以是LiNbO3和Li2WO4中的至少一种。
[0016]在上述公开中，上述锂氧化物层的平均厚度相对于上述尖晶石型活性物质的平均粒径(D
50
)的比例可以为0.05％以上且5％以下。
[0017]在上述公开中，上述负极层和上述固体电解质层可以分别含有硫化物固体电解质。
[0018]在本公开中，具有能够降低全固体电池中的发热量增加的效果。
附图说明
[0019]图1是例示本公开中的全固体电池的概略截面图。
[0020]图2是例示本公开中的复合正极活性物质的概略截面图。
[0021]附图标记说明
[0022]1…
正极层
[0023]2…
负极层
[0024]3…
固体电解质层
[0025]4…
正极集电体
[0026]5…
负极集电体
[0027]6…
尖晶石型活性物质
[0028]7…
锂氧化物层
[0029]8…
复合正极活性物质
[0030]10
…
全固体电池
具体实施方式
[0031]以下，对本公开中的全固体电池进行详细说明。
[0032]图1是例示本公开中的全固体电池的概略截面图。另外，图2是例示本公开中的复合正极活性物质的概略截面图。图1所示全固体电池10具有：正极层1、负极层2、形成于正极层1与负极层2之间的电解质层3、进行正极层1的集电的正极集电体4、以及进行负极层2的集电的负极集电体5。正极层1含有复合正极活性物质和卤化物固体电解质。如图2所示，复合正极活性物质8具有尖晶石型活性物质6以及覆盖其表面的锂氧化物层7。另外，卤化物固体电解质是含有X元素(X是卤素)作为阴离子的主成分的固体电解质。另一方面，负极层2含有Si系负极活性物质。
[0033]根据本公开，正极层含有尖晶石型活性物质的表面被锂氧化物层覆盖了的复合正极活性物质以及卤化物固体电解质，所以成为即使在使用Si系负极活性物质的情况下也能够降低发热量增加的全固体电池。
[0034]如上所述，Si系负极活性物质的容量特性良好。另一方面，在其与从正极活性物质产生的氧气发生了反应时，发热量可能增加。特别是认为吸藏了锂的Si系负极活性物质与氧的反应性变高，由于O与Si的反应而产生反应热。另一方面，如后述的实施例所示，本专利技术人发现，当正极层含有预定的复合正极活性物质和卤化物固体电解质时，在正极的发热量被显著抑制。认为这是由于抑制了正极活性物质的氧产生量的缘故。另外，认为是由于锂氧化物层抑制了正极活性物质与固体电解质的反应的缘故。氧产生量被抑制的理由尚不明确，但认为是由于尖晶石型活性物质的晶体结构稳定，难以产生来自活性物质的氧的缘故。另外，认为是由于卤化物固体电解质与氧的反应性低，氧难以从正极活性物质中脱出的缘故。
[0035]1.正极层
[0036]本公开中的正极层至少含有复合正极活性物质和卤化物固体电解质。
[0037]本公开中的复合正极活性物质具有尖晶石型活性物质和覆盖上述尖晶石型活性物质表面的锂氧化物层。
[0038]尖晶石型活性物质是具有尖晶石型晶体结构的活性物质。是否具有尖晶石型晶体结构，可以通过以往公知的X射线衍射测定(XRD)来判别。尖晶石型活性物质优选含有例如Li元素、Me元素(Me是1种或2种以上过渡金属)和O元素。作为Me，例如可举出Mn、Ni、Ti。尖晶石型活性物质优选至少含有Mn作为Me。另外，尖晶石型活性物质可以仅含有Mn作为Me，也可以含有Mn和Mn以外的过渡金属。在后者的情况下，特别优选尖晶石型活性物质含有Mn和Ni作为Me。
[0039]尖晶石型活性物质优选具有例如LiMe2O4(Me是1种或2种以上过渡金属)的组成。Me与上述内容相同。作为这种尖晶石型活性物质的具体例，可举出LiMn2O4、Li(Ni
0.5
Mn
1.5
)O4。另外，尖晶石型活性物质可以是含有Li、Ti和O的钛酸锂。作为钛酸锂的组成，例如可举出Li4Ti5O
12
。另外，作为复合正极活性物质中的尖晶石型活性物质，可以使用仅1种，也可以使用2种以上。
[0040]作为尖晶石型活性物质的形状，例如可举出粒状。尖晶石型活性物质的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全固体电池，具有正极层、负极层以及形成于所述正极层与所述负极层之间的固体电解质层，所述正极层含有复合正极活性物质和卤化物固体电解质，所述复合正极活性物质具有尖晶石型活性物质和覆盖所述尖晶石型活性物质的表面的锂氧化物层，所述卤化物固体电解质含有X元素作为阴离子的主成分，所述X是卤素，所述负极层含有Si系负极活性物质。2.根据权利要求1所述的全固体电池，所述卤化物固体电解质含有Li元素、M元素和所述X元素，所述M是除Li以外的金属。3.根据权利要求2所述的全固体电池，所述卤化物固体电解质含有Y作为...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边秀明，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：