全固体锂二次电池制造技术

本发明专利技术的主要目的在于，提供一种使用了硫化物系固体电解质材料的全固体锂二次电池，该全固体锂二次电池在因伴随着容器的破损产生的淹没等而使大量的水浸入电池壳内的情况下，可以抑制硫化氢气体的产生，安全且可靠性高。本发明专利技术通过提供如下的全固体锂二次电池而解决上述问题，其特征在于，在电池壳内具有由金属元素Ｍ和阴离子部Ｘ构成的金属盐Ｍ－Ｘ并且使用了硫化物系固体电解质材料，其中，上述金属盐Ｍ－Ｘ被水解离而生成的金属阳离子能够与由上述硫化物系固体电解质材料和水反应而生成的硫化物离子反应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种可以抑制硫化氢气体产生的、安全且可靠性高的、 使用了硫化物系固体电解质材料的全固体锂二次电池。
技术介绍
随着近年来个人电脑、摄像机及手机等信息相关机器、通信机器等 的迅速普及，作为其电源来说表现优异的二次电池、例如锂二次电池的 开发受到重视。另外，作为上述信息相关机器、通信相关机器以外的领 域，例如在汽车工业领域中，作为低公害车的电动汽车、混合动力汽车 用的高输出且高容量的锂二次电池的开发也正在推进当中。但是，现在市售的锂二次电池由于使用以可燃性的有机溶剂作为溶 媒的有机电解液，因此需要安装能够抑制短路时的温度上升的安全装 置，以及为了防止短路而在结构.材料方面加以改善。与之不同，将液体电解质改变为固体电解质而将电池全固化了的全 固体锂二次电池，由于在电池内不使用可燃性的有机溶媒，因此可以实 现安全装置的简化，可以认为在制造成本、生产率方面是优异的。对于上述的全固体锂二次电池，例如是通过利用粉末成型法来构成正极/固体电解质/负极的3层结构的颗粒，插入以往的硬币型电池壳或 钮扣型电池壳，将其周围封口而制作的。此种全固体锂二次电池由于由 正极、负极及电解质组成的电池构成组全是硬的固体，因此与使用了有 机电解液的锂二次电池相比，有电化学阻抗增大，输出电流小的倾向。所以，为了增大全固体锂二次电池的输出电流，作为电解质优选离 子传导性高的材料。Li2S-SiS2、 Li2S-B2S3、 Li2S-P2Ss等减，化物玻璃显示 出超过10"S/cm的高离子传导性。此外，向它们中又添加了 LiI、Li3P04 等的材料显示出1(^S/cm左右的高离子传导性。可以认为，在这些以硫 化物作为主体的玻璃中，由于硫化物离子与氧化物离子相比是极化更大 的离子，与锂离子的静电性引力小，因此与氧化物玻璃相比显示出高的离子传导性。但是，对于使用了上述的以硫化物作为主体的固体电解质材料(硫 化物系固体电解质材料)的电池，在水浸入了电池壳内时，会产生硫化 氢气体，有可能向电池壳的外部泄漏。由于硫化氢气体具有刺激性臭味， 因此最好防止其向外部泄漏。所以，提出过在电池壳之内或之外设置吸附剂来吸附在电池内产生 的气体的方法。例如，专利文献1中，使用沸石、硅胶、活性炭等来吸 附硫化氢气体。但是，由于沸石、硅胶、活性炭等吸附剂利用的是表面 吸附，因此在表面被大量的水等覆盖的情况下，吸附能力就会消失。由 此，在伴随着容器的破损产生的淹没、暴露于大量的雨水中等大量的水 浸入的情况下，因吸附能力的降低，而有无法防止所产生的疏化氢气体的泄漏的问题。专利文献l:日本特开2004-087152公报专利文献2:日本特开2004-227818公报专利文献3:曰本特开2003-151558公报专利文献4:日本特开2001-052733公报专利文献5:日本特开平11-219722公报专利文献6:日本特开2001-1557卯7〉才艮
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而完成的，主要目的在于，提供一种使用了 硫化物系固体电解质材料的全固体锂二次电池，其在因伴随着容器的破 损产生的淹没等而使大量的水浸入电池壳内的情况下，可以抑制硫化氢 气体的产生，安全且可靠性高。为了达成上述目的，本专利技术中，提供一种全固体锂二次电池，其特征在于，在电池壳内具有由金属元素M和阴离子部X构成的金属盐 M-X并且使用了硫化物系固体电解质材料，其中，上述金属盐M-X被 水解离而生成的金属阳离子能够与由上述硫化物系固体电解质材料和水反应而生成的硫化物离子反应。根据本专利技术，上述金属盐M-X被水解离而生成的金属阳离子能够 与由上述硫化物系固体电解质材料和水反应而生成的硫化物离子反应。次电池，即，在因伴随着容器的破损产生的淹没等而使大量的水浸入了 电池壳内的情况下，可以抑制硫化氢气体的产生，安全且可靠性高的全 固体锂二次电池。上述专利技术中，优选上述金属盐M-X的金属元素M由选自Cd、 Sn、 Pb、 Cu、 Hg、 Ag、 Al、 Mn、 Zn、 Fe及Ni中的至少一种构成，阴离 子部X由选自OH、 S04及N03中的至少一种构成。这是因为，如果是 如上所述的M及X，则上述金属盐M-X在水中解离而生成的上述金属 阳离子，与由上述硫化物系固体电解质材料和水反应而生成的上述硫化 物离子反应，可以作为难溶于水中的稳定的固体而沉淀。由于通过作为 如上所述的固体而沉淀，就不会向大气中扩散，因此可以大大地抑制人 将其吸入等危险性。由此就可以获得更为安全且可靠性高的使用了>^化 物系固体电解质材料的全固体锂二次电池。本专利技术中，起到可以获得如下的使用了硫化物系固体电解质材料的 全固体锂二次电池的效果，即，在因伴随着容器的破损产生的淹没等而 使大量的水浸入电池壳内的情况下，可以抑制硫化氢气体的产生，安全 且可靠性高的全固体锂二次电池。附图说明图1是表示本专利技术的全固体锂二次电池的构成的一例的概略剖面图。符号说明l...全固体锂二次电池2...固体电解质层3...正极层5…间隔件(；^ 一廿一 )6...电池壳7...树脂衬垫(^ )8...金属盐9...集电体具体实施方式下面，对本专利技术的全固体锂二次电池进行详细说明。本专利技术的全固体锂二次电池，其特征在于，在电池壳内具有由金属 元素M和阴离子部X构成的金属盐M-X并且使用了硫化物系固体电解 质材料，其中，上述金属盐M-X被水解离而生成的金属阳离子能够与 由上述硫化物系固体电解质材料和7jc反应而生成的硫化物离子反应。根据本专利技术，上述金属盐M-X被水解离而生成的金属阳离子能够 与由上述硫化物系固体电解质材料和水反应而生成的硫化物离子反应。 上述硫化物系固体电解质材料接触到水会产生硫化氢(H2S)气体。上 述硫化氢(H2S)气体首先溶解于水中，在水中解离为H+和S2_。上述 的H+和S^溶解于水中的量是存在饱和量的，因而一旦到达该饱和量， 就会在大气中产生硫化氢(H2S)气体。本专利技术中，上述金属盐M-X存在于电池壳内，在大量的水浸入了电 池壳内的情况下，上述金属盐M-X与水反应而解离，因此产生金属阳 离子。上述金属阳离子与上述硫化物离子(S2。反应。由此就会生成 M-S (金属硫化物)，成为沉淀物，从而将硫化物离子(S2-)固定。所 以就可以抑制水中的硫化物离子(s2-)达到饱和量，从而可以抑制向大 气中产生硫化氢(H2S)气体。由此就可以获得如下的使用了硫化物系 固体电解质材料的全固体锂二次电池，即，在因伴随着容器的破损产生 的淹没等而使大量的水浸入了电池壳内的情况下，可以抑制硫化氢气体 的产生，安全且可靠性高的全固体锂二次电池。下面，使用附图对本专利技术的全固体锂二次电池进行说明。图1 (a)是表示本专利技术的全固体锂二次电池硬币型的情况的构成的 一例的示意图。如图1 (a)所示，对于硬币型的情况，在本专利技术的全固 体锂二次电池l中，形成如下的结构，即，固体电解质层2被正极层3 和负极层4夹持，进而在负极层的外侧配置有间隔件5，它们整体被电 池壳6覆盖，由树脂衬垫7密闭。这里，金属盐8配置于电池壳6内侧 的未施加电位的场所。另外，图1 (b)是表示本专利技术的全固体锂二次 电池叠层型的情况的构成的一例的示意图。对于叠层型的情况，如图1 (b)所示，在本专利技术的全本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全固体锂二次电池，其特征在于，在电池壳内具有由金属元素Ｍ和阴离子部Ｘ构成的金属盐Ｍ－Ｘ并且使用了硫化物系固体电解质材料，其中，所述金属盐Ｍ－Ｘ被水解离而生成的金属阳离子能够与由所述硫化物系固体电解质材料和水反应而生成的硫化物离子反应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：土田靖，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]