电极活性物质、全固体电池以及电极活性物质的制造方法技术

本发明专利技术涉及电极活性物质、全固体电池以及电极活性物质的制造方法，正极活性物质(2)被用于全固体电池(100)的正极层(20)，包含多个二次粒子(2b)，所述二次粒子是多个一次粒子(1a)凝聚而成的。多个二次粒子(2b)包括含浸粒子，所述含浸粒子是在多个一次粒子(1a)间的间隙具有含浸有固体电解质(1)的区域的二次粒子(2b)。含浸有固体电解质(1)的区域是，固体电解质(1)从含浸粒子的外周向着内部含浸了1μm以上的区域。上的区域。上的区域。

【技术实现步骤摘要】
电极活性物质、全固体电池以及电极活性物质的制造方法


[0001]本专利技术涉及电极活性物质、全固体电池以及电极活性物质的制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，由于电脑和便携电话等电子设备的轻量化、无线化等，要求开发能够反复使用的二次电池。作为二次电池，有镍镉电池、镍氢电池、铅蓄电池、锂离子电池等。这些之中，锂离子电池由于具有轻量、高电压、高能量密度的特征，而备受关注。
[0003]在电动汽车或混合动力汽车这些汽车领域中，高电池容量的二次电池的开发也受到重视，锂离子电池的需求有增加的倾向。
[0004]锂离子电池由正极层、负极层和配置于它们之间的电解质形成，电解质中，使用例如使六氟磷酸锂等支持电解质溶于有机溶剂的电解液或固体电解质。现在，广泛普及的锂离子电池使用包含有机溶剂的电解液，因此是可燃性的。因此，需要用于确保锂离子电池的安全性的材料、结构和系统。与此相对，通过使用不可燃性的固体电解质作为电解质，期待能够简化上述材料、结构和系统，认为能够实现增加能量密度、降低制造成本和提高生产率。以下，将使用固体电解质的电池称为“全固体电池”。
[0005]固体电解质能够大致分为有机固体电解质和无机固体电解质。一般来说，对于固体电解质层中使用的固体电解质、和为了与活性物质一起构成正极层或负极层而使用的固体电解质而言，常温(例如25℃)下的离子电导率高的无机固体电解质为主流。作为无机固体电解质，可以举出例如氧化物系固体电解质、硫化物系固体电解质和卤化物系固体电解质。这些无机固体电解质的25℃下的离子电导率例如为10
‑4～10
‑2S/cm左右。专利文献1公开了一种在固体电解质层、正极层和负极层中使用了无机固体电解质的全固体电池。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开2020
‑
109747号公报

技术实现思路

[0009]本专利技术的一个方案涉及的电极活性物质被用于全固体电池的正极或负极，包含多个二次粒子，上述二次粒子是多个一次粒子凝聚而成的，上述多个二次粒子包括含浸粒子，上述含浸粒子是在上述多个一次粒子间的间隙具有含浸有固体电解质的区域的二次粒子，上述含浸有固体电解质的区域是从上述含浸粒子的外周向着内部上述固体电解质含浸了1μm以上的区域。
[0010]另外，本专利技术的一个方案涉及的电极活性物质的制造方法是被用于全固体电池的正极或负极的电极活性物质的制造方法，其中，包括：准备电极活性物质材料和固体电解质材料，其中，上述电极活性物质材料包含多个二次粒子，上述二次粒子是多个一次粒子凝聚而成的二次粒子，在内部具有上述多个一次粒子间的空隙，将上述电极活性物质材料与上述固体电解质材料混合，对于上述电极活性物质材料与上述固体电解质材料的混合物，以
上述固体电解质材料的熔点的60％以上的温度进行热压。
附图说明
[0011]图1是表示实施方式中的全固体电池的截面的示意图。
[0012]图2A是表示比较例中的正极活性物质的截面的示意图。
[0013]图2B是图2A的虚线部IIb的放大图。
[0014]图3A是表示实施方式中的正极活性物质的截面的示意图。
[0015]图3B是图3A的虚线部IIIb的放大图。
[0016]图4是实施方式中的正极活性物质的制造方法的流程图。
[0017]附图标记说明
[0018]1ꢀꢀ
固体电解质
[0019]2ꢀꢀ
正极活性物质
[0020]2a 一次粒子
[0021]2b 二次粒子
[0022]3ꢀꢀ
负极活性物质
[0023]4ꢀꢀ
正极集电体
[0024]5ꢀꢀ
负极集电体
[0025]6ꢀꢀ
空隙
[0026]10 固体电解质层
[0027]20 正极层
[0028]30 负极层
[0029]100 全固体电池
具体实施方式
[0030](得到本专利技术的一个方案的经过)
[0031]通过在正极活性物质等电极活性物质的材料中使用由多个一次粒子凝聚而成的二次粒子形成的材料，能够提高全固体电池的能量密度和电极活性物质的处理性。但是，在这样的电极活性物质中，成为在多个一次粒子间残留有空隙的结构。例如，专利文献1中公开的全固体电池的制造方法中，正极层中使用的固体电解质与正极活性物质仅仅是通过将各自材料混合从而使其分散。因此，在使用由多个二次粒子形成的正极活性物质的情况下，认为固体电解质不进入存在于正极活性物质的内部的空隙，而是仅担载于正极活性物质的粒子周边的状态。
[0032]因此，本专利技术人等发现，在由多个二次粒子形成的正极活性物质等电极活性物质内部，不能通过固体电解质进行离子传导，而不能有效利用电极活性物质内部，因此存在难以有效利用电极活性物质，即，难以发生离子和电子的授受的课题。即，为了提高全固体电池的能量密度等电池特性，需要不仅在电极活性物质外周表面，在电极活性物质内部也发生离子和电子的授受，也有效利用电极活性物质内部。
[0033]像这样，在全固体电池中，为了提高电池特性，需要有效利用正极层或负极层中包含的电极活性物质。本专利技术是鉴于上述课题而完成的，提供一种能够提高全固体电池的电
池特性的电极活性物质以及使用其的全固体电池等。具体来说，本专利技术提供一种通过提高电极活性物质内部的离子传导从而能够提高全固体电池的电池特性的电极活性物质以及使用其的全固体电池等。
[0034](本专利技术的概要)
[0035]本专利技术的一个方案涉及的电极活性物质被用于全固体电池的正极或负极，包含多个二次粒子，上述二次粒子是多个一次粒子凝聚而成的，上述多个二次粒子包括含浸粒子，上述含浸粒子是在上述多个一次粒子间的间隙具有含浸有固体电解质的区域的二次粒子，上述含浸有固体电解质的区域是从上述含浸粒子的外周向着内部上述固体电解质含浸了1μm以上的区域。
[0036]由此，电极活性物质中包含的含浸粒子中的多个一次粒子间的间隙成为含浸有固体电解质的状态。因此，在含浸粒子内部形成离子传导路径。其结果是，不仅在电极活性物质的多个二次粒子的表面，在多个二次粒子中包含的含浸粒子内部，也发生由固体电解质运送的离子与由电极活性物质传输的电子的反应等引起的离子和电子的授受。因此，电极活性物质内部也被有效地利用，电极活性物质能够提高全固体电池的电池容量等电池特性。
[0037]另外，例如，上述固体电解质可以由硫化物系固体电解质或卤化物系固体电解质形成。
[0038]硫化物系固体电解质和卤化物系固体电解质的离子电导率高。因此，在多个一次粒子间的狭窄间隙中，离子也变得容易传输，因此电极活性物质内部被更有效地利用。
[0039]另外，例如，上述含浸粒子中所含浸的上述固体电解质的离子电导率可以为含浸于上述含浸粒子前的固体电解质的离子电导率的90％以上的值。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电极活性物质，其被用于全固体电池的正极或负极，包含多个二次粒子，所述二次粒子是多个一次粒子凝聚而成的，所述多个二次粒子包括含浸粒子，所述含浸粒子是在所述多个一次粒子间的间隙具有含浸有固体电解质的区域的二次粒子，所述含浸有固体电解质的区域是从所述含浸粒子的外周向着内部所述固体电解质含浸了1μm以上的区域。2.根据权利要求1所述的电极活性物质，其中，所述固体电解质由硫化物系固体电解质或卤化物系固体电解质形成。3.根据权利要求1或2所述的电极活性物质，其中，所述含浸粒子中所含浸的所述固体电解质的离子电导率是含浸于所述含浸粒子前的固体电解质的离子电导率的90％以上的值。4.一种全固体电池，其具备包含权利要求1～3中任一项所述的电极活性物质的正极或负极。5.根据权利要求4所述的全固体电池，其中，包含所述电极活性物质的所述正极...

【专利技术属性】
技术研发人员：小岛俊之，堀川晃宏，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：