复合材料层及其制造方法以及固体电池及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种压制成形性优异的固体电池。正极复合材料层（１００）具有烧成前的硫化物玻璃（３１）、和正极活性物质（１１０）。硫化物玻璃（３１和正极活性物质（１１０）被压制成形，且相互接触。负极复合材料层（２００）具有烧成前的硫化物玻璃（３１）、和负极活性物质（２１０）。硫化物玻璃（３１和负极活性物质（２１０）被压制成形，且相互接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及复合材料层和固体电池以及它们的制造方法，更特定地讲，
技术介绍
以往，例如日本特开2004-265685号公才艮、日本特开2004-348972号 公才艮、日本特开2004-348973号公才艮、日本特开2003-208919号公才艮对电 池进行了公开。
技术实现思路
以往，以硫化锂和五硫化二磷为起始材料，通过机械粉碎(mechanical milling)制成硫化物玻璃，通过在玻璃化转变温度以上的温度对其进行烧 成而得到锂离子传导性玻璃陶瓷。使用该锂离子传导性玻璃陶瓷制作全固 体电池。但是，该锂离子传导性玻璃陶瓷是结晶化了的粉体，因此，存在 缺乏压制成形性的问题。因此，本专利技术是为解决如上所述的问题而完成的，其目的在于提供一 种成形性优异的复合材料层和固体电池。本专利技术的复合材料层，具有烧成前的硫化物玻璃和正极或负极的活性 物质，硫化物玻璃和活性物质被压制成形，且相互接触。在这样构成的复合材料层中，硫化物玻璃具有粘性且压制成形性优异， 因此，与周围的活性物质粘附(密着)，压制成形性优异。另外，通过粘 附，传导性提高。优选石克化物玻璃在硫化物玻璃的玻璃化转变点以上的温度被烧成，一部分的硫化物玻璃转变成了玻璃陶瓷。在这种情况下，可利用硫化物玻导致的玻璃陶瓷物理连接的破坏。本专利技术的固体电池，具有正极复合材料层、负极复合材料层、和含有 硫化物玻璃的固体电解质层，所述固体电解质层被正极复合材料层和所述 负极复合材料层夹持而进行了烧成，正极复合材料层含有烧成前的硫化物 玻璃、和正极活性物质，硫化物玻璃和正极活性物质被压制成形，且相互 接触，正极活性物质的硫化物玻璃在硫化物玻璃的玻璃化转变点以上的温度被烧成， 一部分的硫化物玻璃转变为玻璃陶瓷；负极复合材料层含有硫 化物玻璃和负极活性物质，硫化物玻璃和负极活性物质被压制成形，且相 互接触，负极复合材料层的硫化物玻璃在硫化物玻璃的玻璃化转变点以上 的温度被烧成， 一部分的硫化物玻璃转变为玻璃陶资。在这样构成的固体 电池中，^L化物玻璃具有粘性且压制成形性优异，因此，与周围的活性物 质粘附，压制成形性优异。另外，通过粘附，传导性提高。优选硫化物玻璃在硫化物玻璃的玻璃化转变点以上的温度被烧成， 硫化物玻璃转变成为玻璃陶资。本专利技术的固体电池，具有正极复合材料层、负极复合材料层、和被夹的固体电解质层，正极复合材料层含有硫化物玻璃和正极活性物质，硫化 物玻璃和正极活性物质被压制成形，且相互接触，硫化物玻璃在硫化物玻 璃的玻璃化转变点以上的温度被烧成，硫化物玻璃转变成为玻璃陶资；负 极复合材料层含有硫化物玻璃和负极活性物质，硫化物玻璃和负极活性物 质被压制成形，且相互接触，硫化物玻璃在硫化物玻璃的玻璃化转变点以 上的温度被烧成，硫化物玻璃转变成为玻璃陶覺。本专利技术的固体电池，具有正极复合材料层、负极复合材料层、和被正 极复合材料层和负极复合材料层夹持的玻璃陶瓷。正极复合材料层含有硫 化物玻璃和正纟及活性物质，石克化物玻璃和正极活性物质纟皮压制成形，且相 互接触；负极复合材料层含有硫化物玻璃和负极活性物质，硫化物玻璃和7负极活性物质,iua制成形，且相互接触。在这样构成的固体电池中，可利用硫化物玻璃的粘性抑制由充放电时 的活性物质的膨胀收缩导致的离子传导网络的破坏。本专利技术的另一实施方式的复合材料层，具有硫化物玻璃与玻璃陶瓷的 混合物、和正极或负极的活性物质，混合物和活性物质被压制成形，且相 互接触。在这样构成的复合材料层中，硫化物玻璃具有粘性且压制成形性优异， 因此，与周围的活性物质粘附，压制成形性优异。另外，通过粘附，传导 性提高。本专利技术的又一实施方式的固体电池，具有正极复合材料层、负极复合 材料层、和被正极复合材料层和负极复合材料层夹持的含有硫化物玻璃和 玻璃陶瓷的固体电解质层。正极复合材料层含有硫化物玻璃与玻璃陶瓷的 混合物、和正极活性物质，混合物和正极活性物质被压制成形，且相互接 触。负极复合材料层含有硫化物玻璃与玻璃陶瓷的混合物、和负极活性物 质，混合物和负极活性物质被压制成形，且相互接触。在这样构成的固体电池中，可利用硫化物玻璃的粘性抑制由充放电时 的活性物质的膨胀收缩导致的离子传导网络的破坏。优选处于固体电池周围的硫化物玻璃完全转变为玻璃陶瓷。在这种 情况下，可以防止由于充电时的膨胀收缩而使硫化物玻璃向外部流出，可 以确保导电性。优选复合材料层的活性物质包含选自oc-Fe203、 Li4Tis012、 LiCo02 和LiMo.5Mn0.502中的至少一种。优选固体电池的活性物质包含选自0t-Fe2O3、 Li4Ti5012、 LiCo02 和LiNi。.5Mn。.502中的至少一种。本专利技术的复合材料层的制造方法，具有制造硫化物玻璃与正极或负 极的活性物质的混合物的工序；和对混合物进行压制成形，从而形成正极 或负极的复合材料层的工序。优选制造混合物的工序包括制造含有导电辅助材料的混合物的工序。优选具有下述工序，即，通过在硫化物玻璃的玻璃化转变点以上的温 度对复合材料层进行烧成，而使一部分的疏化物玻璃残留，并使其余的硫 化物玻璃析出玻璃陶瓷。优选具有下述工序，即，通过在硫化物玻璃的玻璃化转变点以上的温 度对复合材料层进行烧成，而使硫化物玻璃析出玻璃陶瓷。本专利技术的固体电池的制造方法，具有在正极复合材料层和负极复合 材料层之间夹持硫化物玻璃的工序；通过在硫化物玻璃的玻璃化转变点以 上的温度对正极复合材料层、硫化物玻璃和负极复合材料层进行烧成，而 使硫化物玻璃析出玻璃陶瓷的工序。正极复合材料层和负极复合材料层可 采用上述的任一方法来制造。优选在复合材料层的制造方法中，活性物质包含选自cc-Fe203、 Li4Ti5012 、 LiCo02和LiNi0.5Mn0.5O2中的至少 一种。优选在固体电池的制造方法中，活性物质包含选自oc-Fe203、 Li4Ti5012 、 LiCo02和LiM0.sMn。.5O2中的至少 一种。附图说明图l是本专利技术实施方式l的电池的剖面图。 图2是表示正极复合材料层和负极复合材料层的原料的图。 图3是表示固体电解质层的制造方法的第1工序的图。 图4是表示固体电解质层的制造方法的第2工序的图。 图5是本专利技术实施方式2的电池的剖面图。图6是用于说明图5中所示的实施方式2的电池的制造方法的图。 图7是用于说明图5中所示的实施方式2的电池的制造方法的图。 图8是本专利技术实施方式3的电池的剖面图。图9是用于说明图8中所示的实施方式3的电池的制造方法的图。 图10是本专利技术实施方式4的电池的剖面图。图ll是用于说明图10中所示的实施方式4的电池的制造方法的图。 图12是本专利技术实施方式5的电池的剖面图。图13是用于说明图12中所示的实施方式5的电池的制造方法的图。 图14是用于说明图12中所示的实施方式5的电池的制造方法的图。 图15是本专利技术实施方式6的电池的剖面图。 图16是用于说明正极复合材料层的制造方法的图。 图17是用于说明正极复合材料层的制造方法的图。 图18是用于说明正极复合材料层的制造方法的图。 图19是用于说明固体电解质层的制造方法的图。 图20是用于说明固体电解质层的制造方法的图。 图21是用于说明固体电解质层的制造方法的图。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料层，具有：　烧成前的硫化物玻璃（３１）；和　正极或负极的活性物质（１１０，２１０）；　所述硫化物玻璃（３１）和所述活性物质（１１０，２１０）被压制成形，且相互接触。

【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：木村健治，辰巳砂昌弘，林晃敏，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]