含固体电解质层制造技术

本发明专利技术提供能够防止因生成枝晶而导致短路的含固体电解质层。本发明专利技术的一个方案的含固体电解质层(30)包含(i)无机固体电解质(31)、(ii)耐热性树脂(32)以及(iii)选自离子液体、离子液体与锂盐的混合物和聚合物电解质中的至少一者。至少一者。至少一者。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含固体电解质层


[0001]本专利技术涉及含固体电解质层。另外，本专利技术还涉及全固态二次电池、全固态二次电池的制造方法以及全固态二次电池的防短路方法。

技术介绍

[0002]全固态二次电池是采用了固体电解质作为电解质的二次电池。固体电解质大致分为无机固体电解质和有机固体电解质，面向实用化的研究、开发均有所发展。使用了无机固体电解质的全固态二次电池的例子参照专利文献1。使用了有机固体电解质的全固态二次电池的例子参照专利文献2。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本国公开专利公报“日本特开2019
‑
199394号”[0006]专利文献2：日本国公开专利公报“日本特开2019
‑
102301号”
技术实现思路

[0007]专利技术所要解决的问题
[0008]但是，上述的现有技术就防止因枝晶而引起电极间短路来说仍有进一步改善的余地。
[0009]本专利技术一个方案的目的在于：提供能够防止因生成枝晶而导致短路的含固体电解质层。
[0010]用于解决问题的手段
[0011]本专利技术者们发现了能够通过使无机固体电解质与其他材料复合化而成的含固体电解质层来解决上述问题。即，本专利技术包含以下构成。
[0012]＜1＞一种含固体电解质层，其包含无机固体电解质、耐热性树脂以及选自离子液体、离子液体与锂盐的混合物和聚合物电解质中的至少一者。
[0013]＜2＞根据＜1＞所述的含固体电解质层，其中，上述耐热性树脂的玻璃化转变温度为200℃以上。
[0014]＜3＞根据＜1＞或＜2＞所述的含固体电解质层，其中，上述无机固体电解质为硫化物系固体电解质或氧化物系固体电解质。
[0015]＜4＞一种全固态二次电池，其具备正极、＜1＞～＜3＞中任一项所述的含固体电解质层和负极。
[0016]＜5＞一种全固态二次电池的制造方法，其包括在正极与负极之间配置＜1＞～＜3＞中任一项所述的含固体电解质层的工序。
[0017]＜6＞一种全固态二次电池的防短路方法，其在正极与负极之间配置＜1＞～＜3＞中任一项所述的含固体电解质层。
[0018]专利技术效果
[0019]根据本专利技术的一个方案，可以提供能够防止因生成枝晶而导致短路的含固体电解质层。
附图说明
[0020]图1是表示本专利技术的一个实施方式的含固体电解质层的构成的示意图。
[0021]图2是表示本专利技术的一个实施方式的全固态二次电池的构成的示意图。其示出了第一方式的全固态二次电池。
[0022]图3是表示本专利技术的另一个实施方式的全固态二次电池的构成的示意图。其示出了第二方式的全固态二次电池。
[0023]图4是表示本专利技术的又一个实施方式的全固态二次电池的构成的示意图。其示出了第三方式的全固态二次电池。
具体实施方式
[0024]以下，对本专利技术的实施方式的一个例子进行详细说明，但本专利技术并不限于这些。
[0025]本说明书中只要没有特别说明，则表示数值范围的“A～B”是指“A以上且B以下”。
[0026][1.含固体电解质层][0027]参照图1。含固体电解质层30包含(i)无机固体电解质31、(ii)耐热性树脂32以及(iii)选自离子液体、离子液体与锂盐的混合物和聚合物电解质中的至少一者。
[0028]使用了固体电解质作为电解质的全固态二次电池会发生生成枝晶的问题。即，伴随着充放电循环、恒压充电，金属(例如金属锂)一般会在负极侧以树枝状析出。该树枝状的金属(枝晶)由负极侧朝向正极侧沿着固体电解质的晶界生长，由此会发生使正极与负极短路这样的问题。本专利技术通过设置含固体电解质层30解决了此问题。
[0029]本专利技术者们进行了研究，发现了由无机固体电解质(特别是氧化物系固体电解质)和耐热性树脂形成的层的离子传导性低。其原因认为是，离子传导性低的耐热性树脂存在于无机固体电解质之间，由此导致无机固体电解质彼此不相互接触而孤立，阻断了离子传导通路。
[0030]与此相对，含固体电解质层30除了无机固体电解质31、耐热性树脂32以外还包含选自离子液体、离子液体与锂盐的混合物和聚合物电解质中的至少一者。就含固体电解质层30来说，选自离子液体、离子液体与锂盐的混合物和聚合物电解质中的至少一者存在于无机固体电解质31的颗粒之间，顺利地形成离子传导通路。因此，含固体电解质层30具有比由无机固体电解质和耐热性树脂形成的层更优异的离子传导性，在适用于全固态二次电池100a、100b、100c时是有利的。
[0031]全固态二次电池由于不使用可燃性的有机溶剂作为电解液，因此起火或燃烧的危险性低，本质上安全性高。因此，认为与现有的液系的二次电池不同而不需要冷却系统，设想在更高温下使用。另外，为了提高固体电解质的离子传导性，还设想了使用加热器等发热体由外部对全固态二次电池进行加热来使用的情况。此时，全固态二次电池的内部有时还会受到伴随充放电的发热的影响而变成高温环境(约150℃以上)。本专利技术者们新发现了：当使用除了耐热性树脂以外的树脂作为含固体电解质层的材料时，在这样的高温环境下发生树脂软化或熔解或者含固体电解质层本身变形而使得枝晶变得容易贯通含固体电解质层
这样的问题。因此，与无机固体电解质31复合化的树脂使用耐热性树脂32。
[0032]耐热性树脂32的玻璃化转变温度优选为200℃以上，更优选为250℃以上。在耐热性树脂32的玻璃化转变温度为200℃以上的情况下，如上所述就算是全固态二次电池100a、100b、100c的内部变为高温环境，也可防止因生成枝晶而导致电极间短路。
[0033][1.1.无机固体电解质][0034]含固体电解质层30包含无机固体电解质31。作为无机固体电解质的例子，可列举出硫化物系固体电解质、氧化物系固体电解质、氮化物系固体电解质。这些固体电解质之中，就硫化物系固体电解质和氧化物系固体电解质来说，枝晶容易沿着电解质颗粒的晶界生长。含固体电解质层30就算是使用硫化物系固体电解质或氧化物系固体电解质也能够抑制枝晶，能够防止因生成枝晶而导致电极间短路。另外，硫化物系固体电解质在暴露于大气时有产生硫化氢等有毒气体的风险，而氧化物系固体电解质却无此风险。因此，从全固态二次电池的安全性的观点考虑，优选使用氧化物系固体电解质作为无机固体电解质31。
[0035]硫化物系固体电解质通常含有锂元素和硫元素。进而，硫化物系固体电解质优选含有选自磷元素、锗元素、锡元素和硅元素中的一种以上的元素。另外，硫化物系固体电解质还可以含有选自氧元素和卤元素(例如氟元素、氯元素、溴元素、碘元素)中的一种以上的元素。
[0036]作为硫化物系固体电解质的例子，可列举出Li2S
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P2S5、Li2S
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P2S5‑
GeS2、Li2S
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P2S5‑
SnS2、Li2S
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种含固体电解质层，其包含无机固体电解质、耐热性树脂以及选自离子液体、离子液体与锂盐的混合物和聚合物电解质中的至少一者。2.根据权利要求1所述的含固体电解质层，其中，所述耐热性树脂的玻璃化转变温度为200℃以上。3.根据权利要求1或2所述的含固体电解质层，其中，所述无机固体电解质为硫化物系固体电解质或氧化物系固体...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木纯次，村上力，
申请(专利权)人：住友化学株式会社，
类型：发明
国别省市：