非水电解质电池及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种非水电解质电池以及制造该非水电解质电池的方法，所述非水电解质电池是通过对单独制备的电极体进行粘结而制得的，其中所述电池可更加可靠地抑制正极层与负极层间的短路。具体公开的Li离子电池（非水电解质电池）（100）包括正极活性材料层（12）、负极活性材料层（22）、以及置于活性材料层（12、22）之间的硫化物固体电解质层（40）。该硫化物固体电解质层（40）包括硫添加层（43），硫添加层（43）位于所述硫化物固体电解质层（40）的厚度方向上的中间部分，并且所述硫添加层（43）的硫元素的含量高于所述硫化物固体电解质层（40）的其他部分。所述硫添加层（43）基本上不具有针孔。通过将单独制备的正极体（1）和负极体（2）彼此组合然后对电极体进行热处理，使得正极体（1）的正极侧硫添加层（14）以及负极体（2）的负极侧硫添加层（24）软化并形成为一体，从而形成硫添加层（43）。

【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非水电解质电池以及制备该非水电解质电池的方法，所述非水电解质电池通过以下方法制备单独制备包括正极活性材料层的正极体和包括负极活性材料的负极体，并且在随后的步骤中将所述电极体层叠。
技术介绍
包括正极层、负极层和设置于所述电极层之间的电解质层的非水电解质电池被用作需要反复充放电的电气装置的电源。这种电池的电极层包括具有集电功能的集流体和包含活性材料的活性材料层。特别是，在这种非水电解质电池中，通过正极层和负极层之间的Li离子迁移而充放电的Li离子电池虽然尺寸小，但是具有高的放电容量。专利文献I描述了这种Li离子电池的制造技术的实例。在专利文献I中，为了制造Li离子电池，单独制备了具有正极活性材料层的正极体和具有负极活性材料层的负极 体。在正极体和负极体中的至少一者上形成固体电解质层。将正极体和负极体层叠使得可在短时间内制造出Li离子电池。在专利文献I中，在该层叠过程中，形成于固体电解质层中的针孔被含有含Li盐并且Li离子传导性高的离子液体填充，从而抑制了正极层和负极层之间的短路。造成短路的主要原因在于在Li离子电池的充电过程中形成于负极活性材料层的表面上的针状Li结晶(枝状晶体)通过Li离子电池的反复充放电而生长，并且达到正极活性材料层。特别是，在负极活性材料层的暴露于针孔(形成于固体电解质层中)中的表面部分上，倾向于形成枝状晶体。枝状晶体沿针孔的内壁表面生长。为了解决这种情况，专利文献I采用了 Li离子传导性高的液体，并且将该液体填充在针孔内，以促进在Li离子电池的放电过程中消除枝状晶体，从而抑制了短路。引用列表专利文献专利文献I (PTLl):日本未审查专利申请公开No. 2008-171588
技术实现思路
技术问题然而，本专利技术的专利技术人研究发现，可以进一步改进PTLl的Li离子电池。由于针孔内的液体具有高的Li离子传导性，因此枝状晶体自然易于形成在针孔内。因此，例如，当在进行充分放电之前进行反复充电时，已经生长的枝状晶体不会通过放电而被完全消除，并且会在剩余枝状晶体的基础之上生成新的枝状晶体，由此增加发生短路的可能性。基于上述情况完成了本专利技术。本专利技术的目的在于提供一种非水电解质电池，以及制造该非水电解质电池的方法，其中所述非水电解质电池通过层叠单独制备的电极体而制得，并且可更加可靠地抑制正极层和负极层之间的短路。解决问题的手段(I)本专利技术的非水电解质电池包括正极活性材料层、负极活性材料层、以及设置于所述活性材料层之间的硫化物固体电解质层。非水电解质电池中的硫化物固体电解质层包括硫添加层，所述硫添加层位于所述硫化物固体电解质层的厚度方向上的中间部分。硫添加层的非化合物形式的硫元素的含量高于硫化物固体电解质层的任何其他部分。硫添加层基本上不具有任何针孔。当固体电解质为(例如)Li2S-P2S5-P2O5时，硫添加层由Li2S-P2S5-P2O5 和 S 构成。由于本专利技术的上述非水电解质电池包括基本上不具有任何针孔的硫添加层，因此该电池中不存在从负极活性材料层连续延伸至正极活性材料层的任何针孔。因此，在本专利技术的非水电解质电池中，基本上不会发生在电池的充放电过程中所造成的短路。可通过将正极体和负极体层叠来制造本专利技术的包括基本上不具有任何针孔的硫添加层的非水电解 质电池，所述正极体和负极体是通过下述本专利技术的非水电解质电池的制造方法而单独制备的。具体而言，在正极体和负极体中形成包含硫元素的固体电解质的粘合剂层。当将正极体和负极体层叠时，电极体的粘合剂层粘结在一起，从而形成非水电解质电池中的硫添加层。(2)在本专利技术的一个实施方案的非水电解质电池中，硫添加层的硫元素的含量优选为硫添加层的固体电解质的总摩尔数的1%至20%。当固体电解质为(例如)aLi2S-bP2S5-cP205 (a、b和c表示成分的摩尔数)时，Li的量为2a摩尔，P的量为2b+2c摩尔，O的量为5c摩尔，S的量为a+5b摩尔。这些量的总和(即固体电解质的总摩尔数)为3a+7b+7c摩尔。在这种情况下，如上所定义的硫添加层中的含量X为0.01 X (3a+7b+7c)至O. 2X (3a+7b+7c)。这里，固体电解质中的S为-2价，并且形成化合物，因此不同于零价的硫元素。在硫添加层中的硫含量在上述范围内时，硫添加层的存在不会导致硫化物固体电解质层的Li离子传导性的显著降低。(3)在本专利技术的一个实施方案的非水电解质电池中，硫添加层的硫元素的含量优选为硫添加层的固体电解质总摩尔数的1%至5%。如上所述，本专利技术的非水电解质电池的硫添加层是通过形成于单独制备的正极体和负极体中的粘合剂层之间的粘结而形成的。粘合剂层中的硫元素含量越高，粘合剂层之间的粘结性越高。另一方面，粘合剂层中的硫元素含量越高，粘合剂层中固体电解质的比例越低；因此，粘合剂层的Li离子传导性趋于降低。从这些方面来看，当制造完成的非水电解质电池的硫添加层中的硫含量在上述(3 )的范围内时，可以认为该电池被制造为在电池的制造过程中正极体和负极体被牢固地粘结在一起；并且在该电池中，由硫元素导致的固体电解质层的Li离子传导性的降低得到了抑制。(4)在本专利技术的一个实施方案的非水电解质电池中，硫添加层的厚度优选为O. 5 μ m 至 Iym0其中添加有硫元素的硫添加层的Li离子传导性低于不含有硫元素的部分的Li离子传导性。因此，鉴于非水电解质电池的性能，优选形成厚度小的硫添加层。(5)本专利技术非水电解质电池的制造方法为制造这样的非水电解质电池的方法，该非水电解质电池包括正极活性材料层、负极活性材料层，以及置于所述活性材料层之间的硫化物固体电解质层。该方法包括以下步骤制备正极体的步骤，所述正极体包括正极活性材料层、正极侧固体电解质层和正极侧硫添加层，所述正极侧硫添加层由非化合物形式的硫元素的含量高于所述正极侧固体电解质层的固体电解质构成；制备负极体的步骤，该负极体包括负极活性材料层、负极侧固体电解质层和负极侧硫添加层，所述负极侧硫添加层由非化合物形式的硫元素的含量高于所述负极侧固体电解质层的固体电解质构成；以及 层叠所述正极体和所述负极体，使得所述电极体的所述硫添加层彼此接触，并对所述电极体进行热处理，从而将所述硫添加层粘合在一起的步骤。当采用上述本专利技术的制造方法时，可抑制从负极活性材料层连续延伸至正极活性材料层的针孔的形成。这是因为，位于单独制备的正极体和负极体中的针孔的位置在所述电极体之间基本上不匹配。此外，在将正极体和负极体层叠时，进行了热处理，使得电极体的硫添加层(相当于上述用于粘结电极体的粘合剂层)被软化从而一体化。因此，基本上消除了硫添加层中的针孔。当采用本专利技术的制造方法时，可以抑制所得电池的硫化物固体电解质层的平面方向上的Li离子传导性的改变。层叠单独制备的正极体和负极体必然会导致在其间形成其中电极体不相互接触的间隙。根据专利文献I的技术，由于离子液体会进入这些间隙中，因此不会导致这些间隙处的Li离子传导性的显著降低。然而，由于电极层直接接触处的Li离子传导性不同于电极层之间存在Li离子液体处的Li离子传导性，因此易于造成电极体的粘结表面处的Li离子传导性的改变。因此，电池的性能不稳定。与此形成对比的是，在本专利技术的制造方法中，单独制备的电极体的硫添加层被软化从而粘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：小川光靖，吉田健太郎，太田进启，后藤和宏，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：
国别省市：