全固体电池制造技术

本公开的主要目的是提供一种抑制了约束压变动的全固体电池。在本发明专利技术中，通过提供一种全固体电池来解决上述课题，该全固体电池是将正极集电体、正极活性物质层、固体电解质层、负极活性物质层和负极集电体依次层叠而成的，上述负极活性物质层含有Si系活性物质和石墨，在将上述石墨的(002)面的面方向与上述负极集电体的层叠方向的面所成的角度为45

【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层与负极层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体系电池相比，具有容易简化安全装置的优点。
[0003]例如，专利文献1公开了一种具备负极的全固体电池，该负极含有Si系活性物质。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献1：日本特开2018
‑
142431号公报

技术实现思路

[0006]如专利文献1所示，已知在全固体电池的负极中使用Si系活性物质。Si系活性物质的理论容量大，对电池的高能量密度化有效。另一方面，Si系活性物质在充放电时的体积变化大，全固体电池的约束压的变动可能变大。
[0007]本公开是鉴于上述实际情况而完成的，其主要目的在于提供抑制了约束压变动的全固体电池。
[0008]为了解决上述课题，在本专利技术中提供一种全固体电池，是将正极集电体、正极活性物质层、固体电解质层、负极活性物质层和负极集电体依次层叠而成的全固体电池，上述负极活性物质层含有Si系活性物质和石墨，在将上述石墨的(002)面的面方向与上述负极集电体的层叠方向的面所成的角度为45
°
以上且90
°
以下的石墨称为交叉石墨时，上述交叉石墨在上述石墨中的比例大于20质量％。
[0009]根据本公开，交叉石墨的比例大于预定值，因此成为抑制了约束压变动的全固体电池。
[0010]在上述公开中，上述交叉石墨的比例可以为50质量％以上。
[0011]在上述公开中，上述石墨相对于上述Si系活性物质的质量比可以为0.05以上且0.3以下。
[0012]在上述公开中，在将上述负极活性物质层的厚度设为x(μm)、并将上述石墨的平均粒径D
50
设为y(μm)时，y/x可以为0.16以上且0.56以下。
[0013]在本公开中，具有能够提供抑制了约束压变动的全固体电池的效果。
附图说明
[0014]图1是表示本公开中的全固体电池一例的概略图。
[0015]图2是用于说明本公开中的交叉石墨的图。
[0016]图3是用于说明在本公开中使石墨与负极集电体交叉的方法一例的图。
[0017]图4是用于说明实施例和比较例中的约束压变动的测定方法的图。
[0018]附图标记说明
[0019]1…
正极集电体
[0020]2…
正极活性物质层
[0021]3…
固体电解质层
[0022]4…
负极活性物质层
[0023]5…
负极集电体
[0024]6…
交叉石墨
[0025]10
…
全固体电池
具体实施方式
[0026]以下，对本公开中的全固体电池进行详细说明。图1是表示本公开中的全固体电池一例的概略图。图1所示全固体电池10中，正极集电体1、正极活性物质层2、固体电解质层3、负极活性物质层4和负极集电体5依次层叠。另外，负极活性物质层4含有Si系活性物质和石墨。并且，在负极活性物质层4中，上述石墨之中交叉石墨的比例大于预定值。再者，在本申请说明书中，简单记为“石墨”的情况下，表示负极活性物质层包含的石墨整体。也就是说，本申请说明书中的用语“石墨”也包含“交叉石墨”。
[0027]在此，使用附图对上述交叉石墨进行说明。图2是用于说明本公开中的交叉石墨的图。如图2(a)所示，交叉石墨6包含在负极活性物质层4中，与负极集电体5的层叠方向的面交叉。更详细地说，如图2(b)所示，交叉石墨6是指负极活性物质层4所含的石墨之中的、其(002)面的面方向A与负极集电体5的层叠方向D2的面所成的角θ为45
°
以上且90
°
以下的石墨。另外，在本申请说明书中，“(002)面”是指层状结构的石墨的层面(与石墨层水平的面)，是与构成石墨的石墨烯片的碳网络水平的面。另外，所谓“(002)面的面方向”，如图2(b)所示，是指与石墨的各层的层叠方向D1正交的方向A。另一方面，“负极集电体的层叠方向的面”是指负极集电体的主面，如图2(b)所示，是指以构成电池的各层的层叠方向D2为法线方向的面。即，本公开中的交叉石墨，相当于与负极集电体的主面相对的、石墨的(002)面的面方向的角度为45
°
以上且90
°
以下的石墨。
[0028]根据本公开，交叉石墨的比例大于预定值，因此成为抑制了约束压变动的全固体电池。认为这是由于交叉石墨在负极活性物质层中作为支柱发挥作用的缘故。
[0029]1.负极活性物质层
[0030]本公开中的负极活性物质层含有Si系活性物质和石墨。并且，在石墨之中，交叉石墨的比例大于预定值。
[0031]本公开中的负极活性物质层含有石墨。石墨的含量例如为5质量％以上，可以为10质量％以上，也可以为20质量％以上。另一方面，石墨的含量例如为40质量％以下，也可以为30质量％以下。
[0032]另外，负极活性物质层中，在将石墨的(002)面的面方向与上述负极集电体的层叠方向的面所成的角为45
°
以上且90
°
以下的石墨称为交叉石墨的情况下，上述交叉石墨在上述石墨中的比例大于预定值。交叉石墨的比例(交叉比率)大于20质量％，可以是30质量％以上，可以是40质量％以上，也可以是50质量％以上。另一方面，交叉比率例如是100质量％以下，可以是90质量％以下，可以是80质量％以下，也可以是70质量％以下。如果交叉石墨的比例过小，则有时无法充分得到抑制约束压变动的效果。交叉比率的计算方法在后述的
实施例中说明。另外，关于使石墨相对于负极集电体交叉的方法和比率的调整方法也稍后叙述。
[0033]另外，在将与负极集电体的层叠方向的面正交的交叉石墨称为正交石墨的情况下，优选在交叉石墨中以正交石墨为主。“与负极集电体的层叠方向的面正交的交叉石墨”是指如图2(b)所示的面方向A与负极集电体的层叠方向的面所成的角θ为80
°
以上且90
°
以下的交叉石墨。另外，所谓“在交叉石墨中以正交石墨为主”是指正交石墨相对于交叉石墨的总量的比例为50质量％以上。正交石墨的比例可以是70质量％以上，可以是90质量％以上，也可以是100质量％。
[0034]石墨的平均粒径(D
50
)例如是5μm以上，可以是7μm以上，可以是10μm以上，也可以是20μm以上。另一方面，D
50
例如是50μm以下，可以是45μm以下，可以是40μm以下，也可以是30μm以下。平均粒径(D
50
)可以根据由激光衍射散射法测定的粒度分布的结果求出。
[0035]本公开中的负极活性物质层含有Si系活性物质。Si系活性物质可以是Si单质，也可以是Si化合物。作为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全固体电池，是将正极集电体、正极活性物质层、固体电解质层、负极活性物质层和负极集电体依次层叠而成的全固体电池，所述负极活性物质层含有Si系活性物质和石墨，在将所述石墨的(002)面的面方向与所述负极集电体的层叠方向的面所成的角度为45
°
以上且90
°
以下的石墨称为交叉石墨时，所述交叉石墨在所述石墨中的比例大于20质量％。2.根据权利...

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