蓄电器件用部件和蓄电器件制造技术

本发明专利技术提供以碱金属离子为载体离子，能够改善充放电特性的蓄电器件用部件和蓄电器件。特征在于，包括：含有碱金属离子传导性固体电解质的固体电解质层(2)；叠层于固体电解质层(2)上，含有碱金属的碱金属层(3)；和叠层于碱金属层(3)上，含有能够吸留/释放碱金属离子的材料的电极层。材料的电极层。材料的电极层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】蓄电器件用部件和蓄电器件


[0001]本专利技术涉及蓄电器件用部件和使用该蓄电器件用部件的蓄电器件。

技术介绍

[0002]锂离子二次电池在移动设备和电动汽车等中作为高容量且轻量的电源确立了不可或缺的地位。但是，在现有的锂离子二次电池中，作为电解质主要使用可燃性的有机系电解液，因此存在着火等危险性。作为解决该问题的方法，正在进行代替有机系电解液使用固体电解质的全固体电池的开发。此外，锂还具有全球性的原材料价格飙升等问题，因此，作为其替代，近年来进行全固体钠离子电池的研究。
[0003]专利文献1公开了依次叠层有正极、固体电解质层和负极的全固体钠离子电池的一例。固体电解质层由Na
1+y
Zr2(SiO4)
y
(PO4)3‑
y
(1≤y＜3)所示的氧化物固体电解质构成。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2010－015782号公报

技术实现思路

[0007]专利技术要解决的技术问题
[0008]在全固体电池中，存在在固体电解质层与电极层之间难以形成离子传导路径，充放电特性差的情况。
[0009]本专利技术的目的在于，提供以碱金属离子为载体离子且能够改善充放电特性的蓄电器件用部件和蓄电器件。
[0010]用于解决技术问题的技术方案
[0011]本专利技术的蓄电器件用部件的特征在于，包括：含有碱金属离子传导性固体电解质的固体电解质层；叠层于固体电解质层上，含有碱金属的碱金属层；和叠层于碱金属层上，含有能够吸留/释放碱金属离子的材料的电极层。
[0012]优选电极层是负极层。这种情况下，优选负极层中含有的负极活性物质是含有选自金属、合金、石墨和硬碳中的至少一种和种类与碱金属层中含有的碱金属元素相同的碱金属元素的化合物。
[0013]优选负极层的至少一部分由含有种类与碱金属层中含有的碱金属元素相同的碱金属元素的合金构成。
[0014]优选碱金属层中含有的碱金属扩散在负极层。
[0015]优选碱金属层中含有的碱金属元素是Na，负极活性物质是含有Na的化合物。
[0016]优选负极活性物质含有选自Sn、Bi、Sb和Pb中的至少一种元素。
[0017]适合于电极层含有粘合剂的情况。
[0018]适合于固体电解质层含有氧化物的情况。
[0019]优选碱金属层的厚度为5nm以上、500μm以下。
[0020]本专利技术的蓄电器件的特征在于：具有上述蓄电器件用部件，蓄电器件用部件的电极层是第一电极层，该蓄电器件还具有以与碱金属层一起夹持固体电解质层的方式叠层于固体电解质层上的第二电极层。
[0021]专利技术的效果
[0022]通过本专利技术，能够提供以碱金属离子为载体离子，且能够改善充放电特性的蓄电器件用部件和蓄电器件。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的第一实施方式所涉及的蓄电器件用部件的正面截面图。
[0024]图2是本专利技术的第一实施方式的变形例所涉及的蓄电器件用部件的正面截面图。
[0025]图3是本专利技术的第二实施方式所涉及的蓄电器件的正面截面图。
[0026]图4(a)和图4(b)是用于说明本专利技术的第二实施方式所涉及的蓄电器件的制造方法的一个例子的正面截面图。
[0027]图5(a)和图5(b)是用于说明本专利技术的第二实施方式所涉及的蓄电器件的制造方法的一个例子的正面截面图。
[0028]图6(a)和图6(b)是用于说明本专利技术的第二实施方式所涉及的蓄电器件的制造方法的一个例子的正面截面图。
[0029]图7(a)和图7(b)是用于说明本专利技术的第二实施方式所涉及的蓄电器件的制造方法的一个例子的正面截面图。
[0030]图8(a)和图8(b)是用于说明使用了本专利技术的第一实施方式的变形例所涉及的蓄电器件用部件的蓄电器件的制造方法的一个例子的正面截面图。
具体实施方式
[0031]以下，对优选实施方式进行说明。但是，以下的实施方式仅为例示，本专利技术不限定于以下的实施方式。此外，在各图中，存在具有实质上相同的功能的部件以相同的附图标记进行参照的情况。
[0032][蓄电器件用部件][0033](第一实施方式)
[0034]图1是本专利技术的第一实施方式所涉及的蓄电器件用部件的正面截面图。如图1所示，蓄电器件用部件1包括固体电解质层2、碱金属层3和负极层4。具体而言，在固体电解质层2上叠层有碱金属层3。在碱金属层3上叠层有负极层4。
[0035]固体电解质层2含有碱金属离子传导性固体电解质。负极层4是本专利技术中的含有能够吸留/释放碱金属离子的材料的电极层。但是，含有能够吸留/释放碱金属离子的材料的电极层并非一定是负极层，也可以是正极层。
[0036]在碱金属层3能够使用Li、Na或K等适当的碱金属。碱金属层3的厚度优选为5nm以上，更优选为50nm以上，进一步优选为500nm以上。由此，能够通过碱金属层3将固体电解质层2和负极层4适当地接合。碱金属层3的厚度的上限没有特别限定，例如优选为500μm以下。如果碱金属层3过厚，则存在安全性受损的顾虑。在本实施方式中，负极层4的厚度比碱金属层3的厚度厚。这种情况下，能够适当地提高安全性。
[0037]负极层4的负极活性物质可以是金属箔系，也可以是复合(composite)系。在负极层4是复合系的情况下，优选负极层4包含导电助剂和粘合剂。通过包含粘合剂，能够将构成负极活性物质的粉体间适当地粘结。通过包含导电助剂，能够形成导电路径，使负极层4的内部电阻小。
[0038]负极层4的至少一部分由含有种类与碱金属层3中含有的碱金属元素相同的碱金属元素的化合物构成。具体而言，碱金属层3中含有的碱金属扩散在负极层4。由此，负极层4中的、至少与碱金属层3相接的面附近的部分由含有上述碱金属元素的化合物构成。另外，在负极层4的负极活性物质是金属箔系的情况下，含有上述碱金属元素的化合物是含有上述碱金属元素的合金。在负极层4的负极活性物质是包含金属的复合系的情况下，含有上述碱金属元素的化合物也可以是含有上述碱金属元素的合金。
[0039]此处，负极层4具有外侧主面4a。外侧主面4a是位于蓄电器件用部件1的外侧的主面。在本实施方式中，越接近外侧主面4a，负极层4中的上述碱金属元素的构成比率越低。如此，负极层4具有上述碱金属元素的构成比率的梯度。但是，负极层4中的碱金属的构成比率也可以是均匀的。另外，负极层4并非一定含有上述碱金属元素。
[0040]本实施方式的特征在于，在蓄电器件用部件1中，碱金属层3叠层于固体电解质层2与负极层4之间。由于固体电解质层2和负极层4双方都与碱金属层3相接，所以能够容易地形成离子传导路径。不仅如此，由于碱金属层3的柔软性高，所以能够容易地使碱金属层3的表面形状跟随固体电解质层2和负极层4双方的表面形状。由此，能够有效地提高碱金属层3与固体电解质层2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】1.一种蓄电器件用部件，其特征在于，包括：含有碱金属离子传导性固体电解质的固体电解质层；叠层于所述固体电解质层上，含有碱金属的碱金属层；和叠层于所述碱金属层上，含有能够吸留/释放碱金属离子的材料的电极层。2.如权利要求1所述的蓄电器件用部件，其特征在于：所述电极层是负极层。3.如权利要求2所述的蓄电器件用部件，其特征在于：所述负极层中含有的负极活性物质是含有选自金属、合金、石墨和硬碳中的至少一种和种类与所述碱金属层中含有的碱金属元素相同的碱金属元素的化合物。4.如权利要求3所述的蓄电器件用部件，其特征在于：所述负极层的至少一部分由含有种类与所述碱金属层中含有的碱金属元素相同的碱金属元素的合金构成。5.如权利要求3或4所述的蓄电器件用部件，其特征在于：所述碱金属层中含有的碱金属扩散在所述负极层。6.如权利要求3～5中任一项所述的蓄电器件...

【专利技术属性】
技术研发人员：山内英郎，角田启，角见昌昭，山崎良宪，
申请(专利权)人：日本电气硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：