[發明專利]鋰離子二次電池及其制造方法

有效

• 申請號: 200980149438.3
• 申請日: 2009-12-09
• 公開（公告）號: CN102246335A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 巖谷昭一;佐藤洋;藤田隆幸;戶井田剛
• 申請（專利權）人: 那米克斯公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/13;H01M4/139;H01M4/36;H01M4/48;H01M4/485;H01M10/052;H01M10/0562;H01M10/0585
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 吳小燦

技術領域

本發明涉及包含由正極層、固體電解質層和負極層構成的層疊體的多層全固體型的鋰離子二次電池及其制造方法。

背景技術

專利文獻1：日本專利公開公報特開平11-283664號

專利文獻2：日本專利公開公報特開2000-164252號

專利文獻3：日本專利公開公報特開2001-126758號

專利文獻4：日本專利公開公報特開2000-285910號

近年來，電子技術的發展日新月異，實現了移動電子設備的小型輕量化、薄型化和多功能化。與此相伴，對于作為電子設備的電源的電池，強烈希望其實現小型輕量化、薄型化和可靠性的提高。為了滿足這些需求，提出了多個正極層與負極層隔著固體電解質層層疊的多層型的鋰離子二次電池。多層型的鋰離子二次電池層疊厚度為數十μm的電池單元而構成，因此能夠容易地實現電池的小型輕量化、薄型化。特別對于并聯型或串并聯型的層疊電池，其在能夠以較小的單元面積實現較大的放電容量方面性能優異。另外，代替電解液而使用固體電解質的全固體型鋰離子二次電池無須擔心液體泄露、液體枯竭，可靠性較高。而且，因為是使用鋰的電池，所以能夠取得高電壓和高能量密度。

圖8是以往的全固體型鋰離子二次電池的基本結構的剖視圖。以往的全固體型鋰離子二次電池的基本結構是由負極活性物質構成的負極層103、固體電解質層102、由正極活性物質構成的正極層101依次層疊的結構。以往的全固體型鋰離子二次電池與使用電解液的鋰離子二次電池相比，離子傳導性較低，并且電解質層與正極層及負極層的界面電阻較大，因此存在較難實現電池的大容量化的問題。

專利文獻1中公開了在正極層及/或負極層與固體電解質層之間設置由5～95重量％的活性物質與5～95重量％的固體電解質構成的一層以上的中間層的電池。通過設置所述中間層，能夠降低電極與固體電解質的界面的極化電阻，因此能夠實現充放電特性的改善或能量密度的增加等，提高電池特性。

另外，專利文獻2中公開了在固體電解質與電極活性物質之間設置具有與該固體電解質及電極活性物質的反應界面的中間層的電池。通過設置所述中間層，與專利文獻1同樣，能夠降低電極與固體電解質的界面的極化電阻，因此能夠實現充放電特性的改善或能量密度的增加等，提高電池特性。

但是，利用專利文獻1以及專利文獻2記載的技術制成的電池實際上存在內部電阻大幅降低、無法實現電池的大容量化的問題。

發明內容

發明要解決的問題

本發明的目的在于提供一種在層疊了正極層、固體電解質層、負極電解質層的多層全固體型的鋰離子二次電池中，能夠實現內部電阻的降低、放電容量的增加等電池特性的提高的鋰離子二次電池及其制造方法。

解決問題的方案

本發明(1)是一種鋰離子二次電池，其特征在于：在多層全固體型的鋰離子二次電池中包含至少由正極層與負極層隔著固體電解質層交替層疊的層疊體，所述正極層及/或所述負極層的結構為由活性物質與固體電解質構成的基體結構。

本發明(2)是一種鋰離子二次電池，其特征在于：在多層全固體型的鋰離子二次電池中包含至少由正極層與負極層隔著固體電解質層交替層疊的層疊體，在所述正極層及/或所述負極層與固體電解質層之間形成中間層，所述中間層的結構為由活性物質與固體電解質構成的基體結構。

本發明(3)是所述發明(1)或所述發明(2)的鋰離子二次電池，其特征在于：所述結構為在由活性物質構成的基體結構上承載固體電解質的結構。

本發明(4)是所述發明(1)或所述發明(2)的鋰離子二次電池，其特征在于：所述結構為在由固體電解質構成的基體結構上承載活性物質的結構。

本發明(5)是所述發明(1)至所述發明(4)的鋰離子二次電池，其特征在于：所述基體結構為通過涂敷、煅燒混合了活性物質與固體電解質的漿料而形成的結構。

本發明(6)是所述發明(1)至所述發明(5)的鋰離子二次電池，其特征在于：所述煅燒的溫度為600℃以上、并且1100℃以下。

本發明(7)是所述發明(1)至所述發明(6)的鋰離子二次電池，其特征在于：所述基體結構的剖面上的活性物質與固體電解質的面積比在20∶80至80∶20的范圍內。