固体电解质电池和正电极活性材料制造技术

所提供的是：一种采用在非晶态下起作用的新型正电极活性材料制成的固体电解质电池；和一种在非晶态下起作用的新型正电极活性材料。该固体电解质电池设置有：具有正电极活性材料层的正电极层；负电极层；以及在正电极层和负电极层之间形成的固体电解质层。正电极活性材料层包括非晶态的硼酸锂化合物，所述硼酸锂化合物包含Li，B，O和从Cu、Ni、Co、Mn、Au、Ag和Pd中选择的元素M1。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固体电解质电池和正电极活性材料
本技术涉及固体电解质电池和正电极活性材料。更具体地，本技术涉及具有利用 薄膜沉积技术由薄膜制成的电池组成单元的薄膜固体电解质电池和用于该电池的正电极 活性材料。
技术介绍
由于利用锂离子掺杂和去掺杂的锂离子二次电池具有优良的能量密度，所以其在 便携电子设备等中得以广泛应用。在这些锂离子二次电池中，就安全性和可靠性而言，利用 不包含有机电解质溶液的固体电解质作为电解质的全固态锂离子二次电池的研究和开发 已较为集中和超如。作为该全固态锂离子二次电池的形式之一，薄膜锂二次电池的发展已在积极开 展。作为二次电池，这些薄膜锂二次电池以如下方式被获得:构成电池的集电体、活性材料 和电解质等都由薄膜制成的这一方式。构成薄膜锂二次电池的各个薄膜利用成膜方法制 成，诸如利用溅射法和气相沉积法。(例如，参考非专利文献I。)将非晶材料用作用于薄膜锂二次电池中的固体电解质，诸如Li3PO4用氮取代的 LiPON和LixB2O3用氮取代的LiBON。(例如，参考非专利文献2。)此外，在传统薄膜锂二次电池中，普遍采用锂过渡金属氧化物(诸如LiCo02、 LiMn2O4和LiFePO4)作为正电极活性材料，如在液态锂离子二次电池中。引用列表非专利文献非专利文献1:Thin_Film lithium and lithium-1on batteries, J.B.Bates et al.:Solid State 1nics, 135, 33(2000)非专利文献2:Journal of Power Sourcesl89 (2009) 211-216
技术实现思路
本专利技术待解决的问题在进行基板加热或沉积之后的后退火的情况下，薄膜固体电解质电池(诸如薄膜 锂二次电池)需要使用昂贵的耐热玻璃作为基板，这因此提高了制作成本。此外，在固体电 解质电池中，用作固体电解质的LiPON、LiBON等是在非晶态下起作用的材料，且由此，使这 些材料退火将引起特性退化。为此，对于正电极活性材料，优选也采用那些即使以未退火的方式也起作用的材 料，而锂过渡金属氧化物(例如LiCo02、LiMn2O4和LiFePO4)未退火时是高度非晶态，且因 此其作为正电极活性材料性能上较差。更具体地，在未退火时，锂过渡金属氧化物(例如 LiCoO2, LiMn2O4和LiFePO4)的离子导电率低于固体电解质(例如LiPON)，且因此其作为正 电极活性材料性能上较差。因此，本技术的目的是提供一种采用在非晶态下起作用的新型正电极活性材料制成的固体电解质电池和一种在非晶态下起作用的新型正电极活性材料。问题的解决方案为解决上述问题，本技术提供了一种固体电解质电池，包括:正电极层，包括正电 极活性材料层；负电极层；以及固体电解质层，被置于所述正电极层与所述负电极层之间， 其中，所述正电极活性材料包括非晶态的硼酸锂化合物，所述硼酸锂化合物包含L1、B和从 Cu、N1、Co、Mn、Au、Ag和Pd中选出的任何元素Ml以及O。本技术提供了一种正电极活性材料，其中，包含L1、B和从Cu、N1、Co、Mn、Au、Ag和 Pd中选出的任何元素Ml以及0的硼酸锂化合物具有非晶态。在本技术中，所述正电极活性材料层包括硼酸锂化合物，所述硼酸锂化合物包含: Li，B，从Cu、N1、Co、Mn、Au、Ag和Pd中选择的任何元素Ml以及O。该非晶态的硼酸锂化合 物用作正电极活性材料。本专利技术的效果根据本技术，能够提供一种采用在非晶态下起作用的新型正电极活性材料的固体 电解质电池和一种在非晶态下起作用的新型正电极活性材料。【附图说明】图1A图1B图1C图2A图2B图2C图3A图3B图4A图4B图5A图5B图6A图6B图7A图7B是示出根据本技术第一实施例的固体电解质电池的构造实例的示意图 是示出根据本技术第一实施例的固体电解质电池的构造实例的剖面图 是示出根据本技术第一实施例的固体电解质电池的构造实例的剖面图 是示出根据本技术第二实施例的固体电解质电池的构造实例的示意图 是示出根据本技术第二实施例的固体电解质电池的构造实例的剖面图 是示出根据本技术第二实施例的固体电解质电池的构造实例的剖面图 是示出根据实例1-1的固体电解质电池的充放电曲线的曲线图；是示出根据实例1-1的固体电解质电池的循环特性的曲线图；是示出根据实例1-2的固体电解质电池的充放电曲线的曲线图；是示出根据实例1-2的固体电解质电池的循环特性的曲线图；是示出根据实例2-1的固体电解质电池的充放电曲线的曲线图；是示出根据实例2-1的固体电解质电池的循环特性的曲线图；是示出根据实例2-2的固体电解质电池的充放电曲线的曲线图；是示出根据实例2-2的固体电解质电池的循环特性的曲线图；是示出根据实例2-3的固体电解质电池的充放电曲线的曲线图；是示出根据实例2-3的固体电解质电池的循环特性的曲线图。【具体实施方式】下文将参照【附图说明】本技术的实施例。该说明将按照如下顺序给出。值得注意的 是，遍及根据实施例的所有附图中，相同或对应的部分用相同的参考符号表示。1.第一实施例(固体电解质电池的第一实例)2.第二实施例(固体电解质电池的第二实例)3.其他实施例(变形例)1.第一实施例(固体电解质电池的构造实例)图1示出了根据本技术第一实施例的固体电解质电池的构造。例如，该固体电解质电池是能够充电和放电的固体电解质二次电池，并且例如是具有由薄膜制成的电池组成单元的薄膜固体电解质二次电池。图1A是固体电解质电池的平面图。图1B是示出图1A 沿X-X线的剖面的剖面图。图1C是示出图1A沿Y-Y线的剖面的剖面图。如图1所示，固体电解质电池具有形成于基板10上的无机绝缘膜20,以及具有位于无机绝缘膜20上的正电极集电体膜30、正电极活性材料膜40、固体电解质膜50和负电极集电体膜70以此顺序堆叠的堆叠体。例如，形成由紫外线固化树脂构成的全保护膜80， 以全部覆盖堆叠体。值得注意的是，无机绝缘膜20可以进一步形成在全保护膜80之上。(基板)例如，可以采用聚碳酸酯(PC)树脂基板、氟树脂基板、聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)基板、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)基板、聚酰亚胺(PI)基板、聚酰胺(PA)基板、聚砜 (PSF)基板、聚醚砜(PES)基板、聚苯硫醚(PPS)基板、聚醚醚酮(PEEK)基板、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和环烯烃聚合物(COP)等作为基板10。尽管基板材料并不特定地局限于此， 但更优选的是吸湿性较低的防潮基板。(正电极集电体膜30)Cu、Mg、T1、Fe、Co、N1、Zn、Al、Ge、In、Au、Pt、Ag、Pd 等或包含任何这些金属的合金都可用作构成正电极集电体膜30的材料。(正电极活性材料膜40)正电极活性材料膜40由非晶态的硼酸锂化合物构成。例如，正电极活性材料膜40 由非晶态的硼酸锂化合物构成，该化合物包括:L1、B、从Cu、N1、Co、Mn、Au、Ag和Pd中选择的任何元素Ml以及O。作为正电极活性材料，该硼酸锂化合物具有如下优良性能。更具体地，相对于Li+/ Li，该化合物的电势较高。该化合物具有优良的电势平整度，也就是说，随着组合成分的改变，电势的变化是很小的。该化合物中锂成分比很高，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体电解质电池，包括：正电极层，包括正电极活性材料层；负电极层；以及固体电解质层，被置于所述正电极层与所述负电极层之间，其中，所述正电极活性材料层包括非晶态的硼酸锂化合物，所述硼酸锂化合物包含Li、B和从Cu、Ni、Co、Mn、Au、Ag和Pd中选出的任何元素M1以及O。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.16 JP 2011-1099241.一种固体电解质电池，包括:正电极层，包括正电极活性材料层；负电极层；以及固体电解质层，被置于所述正电极层与所述负电极层之间，其中，所述正电极活性材料层包括非晶态的硼酸锂化合物，所述硼酸锂化合物包含L1、 B和从Cu、N1、Co、Mn、Au、Ag和Pd中选出的任何元素Ml以及O。2.根据权利要求1所述的固体电解质电池，其中，所述硼酸锂化合物还包括从Cu、N1、 Co、Mn、Au、Ag和Pd中选出的至少一种元素M2 (Ml幸M2)。3.根据权利要求1所述的固体电解质电池，其中，所述负电极层包括负电极集电体层，以及通过充电在所述固体电解质层的负电极界面处形成锂过剩层。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：林沙织，佐飞裕一，佐藤晋，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：
国别省市：