[發明專利]鋰電池及其制備方法

無效

• 申請號: 200580038502.2
• 申請日: 2005-11-11
• 公開（公告）號: CN101057363A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發明（設計）人: 小久見善八;入山恭壽;安部武志;矢田千宏
• 申請（專利權）人: 國立大學法人京都大學
• 主分類號: H01M10/36
• 分類號: H01M10/36
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 任宗華

技術領域

[0001]

本發明涉及包含固體電解質的鋰電池及其制備方法。

背景技術

[0002]

目前廣泛作為高級電池使用的鋰電池包括含有有機溶劑的液體電解質。已知這樣的有機溶劑通過在電極活性材料表面的氧化或還原而導致分解反應。于是這一分解反應在電極活性材料和電解質之間的界面上導致電阻層的形成。這一電阻層不可逆轉地隨著時間或充電-放電反應的循環而增加，從而不可逆轉地增加了電池電阻。結果是電池性能降低，減少了電池壽命。此外，前述有機溶劑是易燃的，因此提供安全措施非常昂貴。

[0003]

從而，已經有了一些提議開發僅僅由不燃燒的固體組成的電池。例如在日本未審專利公開號No.2000-251938中公開的制備全固態鋰電池的方法，該方法特征在于在含有固體電解質的正極和負極活性材料之間插入固體電解質粉末，在微波加熱之后密封。在日本未審專利公開號No.2001-126757中公開的鋰電池是一個通過將電極活性材料與氧化物玻璃粘合而形成的鋰電池，其中基于氧化物的無機固體電解質插入在正極和負極之間。

[0004]

發明的公開

發明要解決的問題

[0005]

然而，兩種提議都需要在單獨形成電極活性材料和固體電解質之后通過層壓而整合，因此是很昂貴的。此外，由于各自的粒子在電極活性材料和固體電解質之間的界面上僅僅以微米極混合，因此兩者都沒有精細地結合，從而這就妨礙了電荷移動電阻的降低。

因此，本發明的目的是提供一種低成本和小內阻的全固態鋰電池。

解決問題的方法

[0006]

為了達到此目的，本發明中鋰電池的制備方法的特征在于，通過使固體電解質表面反應而在含有鋰離子的固體電解質表面上形成電極活性材料。

根據此方法，通過使固體電解質的表面反應而形成了電極活性材料，因此進一步將兩者粘合的步驟就不需要了。此外，可以獲得一個發電元件，其中在電極活性材料和固體電解質之間的邊界部分具有原子級的從一個到另一個的組成濃度梯度。

[0007]

這樣就得到了包含固體電解質的鋰電池，該固體電解質含有鋰離子和由固體電解質的分解產物組成且供應在固體電解質的至少一側的電極活性材料；該鋰電池特征在于固體電解質和電極活性材料是連續的，除了由這些相組成的過渡層外就沒有其它的材料。

根據該鋰電池，固體電解質和電極活性材料是連續的，除了由這些相組成的過渡層外就沒有其它的材料，因此界面的電荷移動電阻很小。

發明的效果

[0008]

加工步驟減少了，且內阻也小，因此可以得到低成本且高輸出的電池，并且可以期望擴大應用領域。

附圖簡要說明

[0009]

圖1(a)是根據一個實施例的固體電解質上施加沖擊部分的掃描電鏡圖；圖1(b)是顯示在圖1(a)中的兩個箭頭標記所顯示的范圍的俄歇(Auger)分析圖。

圖2是顯示根據實施例4使電池充電和放電時容量與電極電壓之間相互關系的曲線圖。

圖3是顯示根據實施例5使電池充電和放電時時間與電極電壓之間相互關系的曲線圖。

圖4是顯示根據對比實施例2使電池充電和放電時時間與電極電壓之間相互關系的曲線圖。

圖5是顯示根據實施例6使電池充電和放電時時間與電極電壓之間相互關系的曲線圖。

圖6是顯示根據實施例7使電池充電和放電時時間與電極電壓之間相互關系的曲線圖。

圖7是顯示根據實施例8的玻璃陶瓷粉末的充電-放電循環特性的曲線圖。

圖8是顯示根據實施例8的玻璃陶瓷粉末在每一次充電-放電循環中的容量的曲線圖。

圖9是顯示根據實施例9的固體電解質Li_1.79V_0.56Si_0.44O_3.00玻璃薄膜的開路曲線圖。

圖10是顯示根據實施例10的電池組在充電放電時時間與電極電壓之間相互關系的曲線圖。

實施本發明的最佳方式

[0010]