涂覆有阻抗减小涂层的阴极活性材料以及使用其的全固态锂二次电池制造技术

在涂覆有用于防止阻抗层的形成的阻抗减小涂层的阴极活性材料中，所述阻抗减小涂层基本上不包含所述阴极活性材料的细颗粒，其中所述阴极活性材料具有阴极活性材料和涂覆所述阴极活性材料的表面的所述阻抗减小涂层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可以一种阴极活性材料，其可以减小对锂离子在阴极活性材料与固 体电解质材料之间移动的阻抗(resistance)并用于形成这样的全固态锂二次电池，该全固 态锂二次电池的输出减小受到抑制。
技术介绍
由于近年来诸如个人计算机、摄像机以及蜂窝移动电话的信息技术设备和通信 设备被迅速地普遍应用，对用作优良电源的二次电池(例如，锂二次电池)的开发更加重 要。同样地，在除信息技术设备和通信设备之外的
中，例如，在汽车工业中， 也已经开发了用于作为低排放车辆的电动车辆和混合动力车辆的高输出、高容量锂二次 电池。同时，当前在市场上的商业可得的锂二次电池使用包含易燃有机溶剂作为溶剂 的有机电解溶液或液体电解质。因此，需要安装用于在短路情况下限制或避免温度升高 的安全装置，或需要为了防止短路而进行在结构和/或材料方面的改进。另一方面，通过用固体电解质替代液体电解质而获得的且完全以固态形成的全 固态锂二次电池在电池中不使用易燃有机溶剂。因此，全固态锂二次电池仅仅需要简单 的安全装置，并且被认为在制造成本和生产率方面具有优势。全固态锂二次电池包括阴极层、阳极层以及设置在阴极层与阳极层之间的电解 质，并且电解质由固体构成。因此，当通过粉末模制而仅使用阴极活性材料形成阴极层 时，电解质(其为固体)不太可能渗透到阴极层中，并且阴极活性材料与电解质之间的界 面减小，导致电池性能的降低。由此，使用包含阴极活性材料的粉末和固体电解质的粉 末的混合物的阴极混合物形成阴极层，从而增大阴极活性材料与电解质之间的界面的面 积。然而，当使用上述阴极混合物而通过粉末模制形成阴极层时，在阴极活性 材料与电解质之间的界面处对锂离子移动的界面阻抗(interfacialresistance)(可以简称 为“界面阻抗”)倾向于增大。这可能是因为阴极活性材料与固体电解质反应，从 而在阴极活性材料的表面上形成高阻抗部分，如在N.Ohta等人发表在Electrochemistry Communications (2007)，vol.19, p.1486-1490 的题目为 “LiNbO3-Coated LiCoO2 as cathode materialfor all solid-state lithium secondary batteries” 的非专利文件中所述。因此，已经公 开了通过减小界面阻抗来改善全固态锂二次电池的性能的技术。例如，在上述非专利文 件中公开了被形成为其中LiCoO2 (氧化锂钴)的表面涂覆有LiNbO3 (铌酸锂)的阴极活性 材料。通过使用该公开的阴极活性材料，可以抑制或防止在阴极活性材料与固体电解质 的界面处形成高阻抗部分，并减小界面阻抗。然而，当用阴极活性材料的表面被涂覆有涂层时，阴极活性材料的细颗粒会被 混合到涂层中，并且在包括在图层中的阴极活性材料的细颗粒与固体电解质之间的接触区域处会形成高阻抗部分。在该情况下，不能减小阴极活性材料与固体电解质材料之间 的阻抗，导致阻抗的增大和所形成的电池的输出的降低。
技术实现思路
本专利技术提供了一种阴极活性材料，其可以减小在锂离子在阴极活性材料与固体 电解质材料之间移动期间在阴极活性材料与固体电解质材料之间的阻抗，并被用于形成 其输出减小受到抑制的全固态锂二次电池。本专利技术的第一方面涉及一种涂覆有阻抗减小涂层(resistance-reduction coating layer)的阴极活性材料，其包括阴极活性材料和用于防止阻抗层(resistive layer)的形成的 阻抗减小涂层。所述阴极活性材料的表面涂覆有所述阻抗减小涂层，并且所述阻抗减小 涂层基本上不包含所述阴极活性材料的细颗粒。在根据本专利技术的第一方面的涂覆有阻抗减小涂层的阴极活性材料中，防止了由 于阻抗减小涂层中的阴极活性材料的细颗粒与固体电解质材料之间的反应而导致的高阻 抗部分的形成，并且阴极活性材料不可能由于高阻抗部分的生长而侵蚀。因此，当由这 些材料形成全固态锂二次电池时，可以减小在锂离子在阴极活性材料与固体电解质材料 之间移动期间的在阴极活性材料与固体电解质材料之间的阻抗，并可以抑制电池的输出 的降低。本专利技术的第二方面涉及一种涂覆有阻抗减小涂层的阴极活性材料，其包括阴极 活性材料和用于防止阻抗层的形成的阻抗减小涂层，并且其中所述阴极活性材料的表面 涂覆有所述阻抗减小涂层。根据本专利技术的第二方面，所述阻抗减小涂层由这样的材料单 独地形成，该材料不与所述阴极活性材料和固体电解质材料反应并具有锂离子传导性。在根据本专利技术的第二方面的涂覆有阻抗减小涂层的阴极活性材料中，防止了在 阻抗减小涂层中形成高阻抗部分。因此，当由这些材料形成全固态锂二次电池时，可以 减小在锂离子在阴极活性材料与固体电解质材料之间移动期间的在阴极活性材料与固体 电解质材料之间的阻抗，并可以抑制电池的输出的降低。本专利技术的第三方面涉及一种涂覆有阻抗减小涂层的阴极活性材料。所述被涂覆 的阴极活性材料包括阴极活性材料；以及阻抗减小涂层，其用于防止阻抗层的形成， 并且所述阴极活性材料的表面涂覆有所述阻抗减小涂层。所述阻抗减小涂层包含80体 积％或更多的这样的材料，该材料不与所述阴极活性材料和固体电解质材料反应并具有 锂离子传导性。所述阻抗减小涂层可包含90体积％或更多的这样的材料，该材料不与所述阴极 活性材料和所述固体电解质材料反应并具有锂离子传导性。本专利技术的第四方面涉及一种涂覆有阻抗减小涂层的阴极活性材料。所述被涂覆 的阴极活性材料包括阴极活性材料；以及阻抗减小涂层，其用于防止阻抗层的形成， 并且所述阴极活性材料的表面涂覆有所述阻抗减小涂层。所述阻抗减小涂层不包含贯穿 所述阻抗减小涂层的所述阴极活性材料的细颗粒。在所述阻抗减小涂层中包含的所述阴极活性材料的细颗粒的颗粒尺寸可小于所 述阻抗减小涂层的平均厚度。在所述阻抗减小涂层中包含的所述阴极活性材料的细颗粒的颗粒尺寸可小于所述阻抗减小涂层的平均厚度的0.8倍。在所述阻抗减小涂层中包含的所述阴极活性材料的细颗粒的颗粒尺寸可小于所 述阻抗减小涂层的平均厚度的0.5倍。所述阻抗减小涂层的厚度可在O.lnm到IOOOnm的范围内。所述阻抗减小涂层的厚度可在O.lnm到500nm的范围内。所述阻抗减小涂层的厚度可在O.lnm到IOOnm的范围内。根据本专利技术的第五方面，提供了一种全固态锂二次电池，其包括使用根据本发 明的上述方面中的任一方面的涂覆有阻抗减小涂层的阴极活性材料而形成的阴极层。通过利用使用根据本专利技术的上述方面中的任一方面的涂覆有阻抗减小涂层的阴 极活性材料而形成的阴极层，可以减小在阴极活性材料与固体电解质材料之间的阻抗， 并可以抑制否则可能发生的全固态锂二次电池的输出的降低。本专利技术的第六方面涉及一种制造涂覆有用于防止阻抗层的形成的阻抗减小涂层 的阴极活性材料的方法。该方法包括以下步骤使用其中具有Iym或更小的颗粒尺寸 的细颗粒的体积百分比为0.04%或更小的所述阴极活性材料，在所述阴极活性材料的表 面上形成基本上不包含所述阴极活性材料的细颗粒的所述阻抗减小涂层。在上述制造方法中，可以使用这样的阴极活性材料，具有Iym或更小的颗粒尺 寸的细颗粒在该阴极活性材料中的体积百分比为0.02%或更小。在上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂覆有阻抗减小涂层的阴极活性材料，其包括阴极活性材料和用于防止阻抗层的形成的阻抗减小涂层，所述阴极活性材料的表面涂覆有所述阻抗减小涂层，其中　　所述阻抗减小涂层基本上不包含所述阴极活性材料的细颗粒。

【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：久保博纪，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