[發(fā)明專(zhuān)利]全固體二次電池及其制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201180003136.2
• 申請(qǐng)日: 2011-04-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102473960A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尾內(nèi)倍太;渡辺浩一;西田邦雄
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 株式會(huì)社村田制作所
• 主分類(lèi)號(hào): H01M10/0562
• 分類(lèi)號(hào): H01M10/0562;H01M4/62;H01M10/052;H01M10/0585
• 代理公司: 上海專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 胡燁

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及全固體二次電池及其制造方法，特別涉及具有正極層、含氧化物類(lèi)的固體電解質(zhì)的固體電解質(zhì)層和負(fù)極層，正極層或負(fù)極層的至少一方與固體電解質(zhì)層通過(guò)燒結(jié)而接合的全固體二次電池及其制造方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，移動(dòng)電話(huà)或攜帶用個(gè)人電腦等攜帶用電子設(shè)備的主電源、備用電源、混合動(dòng)力汽車(chē)(HEV)用電源等使用電池、特別是二次電池。二次電池中，使用能量密度高、可充放電的鋰離子二次電池。

在該鋰離子二次電池中，作為用于使離子移動(dòng)的介質(zhì)，一直以來(lái)使用將鋰鹽溶于碳酸酯或醚類(lèi)的有機(jī)溶劑等而得的有機(jī)電解質(zhì)(電解液)。

但是，在上述結(jié)構(gòu)的鋰離子二次電池中存在電解液漏出的危險(xiǎn)性。還有，用于電解液的有機(jī)溶劑等是可燃性物質(zhì)。因此，需要進(jìn)一步提高電池的安全性。

為此，為了提高鋰離子二次電池的安全性，提出了使用固體電解質(zhì)作為電解質(zhì)代替有機(jī)溶劑類(lèi)電解液的技術(shù)方案。特別是具有鈉超離子導(dǎo)體(NASICON)結(jié)構(gòu)的化合物是能夠以高速傳導(dǎo)鋰離子的鋰離子傳導(dǎo)體，因此正在進(jìn)行將該化合物用于固體電解質(zhì)的全固體二次電池的開(kāi)發(fā)。

例如，在日本專(zhuān)利特開(kāi)2007-258148號(hào)公報(bào)(以下稱(chēng)為專(zhuān)利文獻(xiàn)1)中，提出了使用不燃性的固體電解質(zhì)以固體構(gòu)成全部的構(gòu)成要素的全固體二次電池。作為該全固體二次電池的實(shí)施例，記載了電極層(正極層、負(fù)極層)和固體電解質(zhì)層通過(guò)燒結(jié)而接合的層疊型固體電池。在活性物質(zhì)中混合作為導(dǎo)電劑的乙炔黑制造電極糊料，在固體電解質(zhì)的兩面絲網(wǎng)印刷電極糊料后，以700℃的溫度燒結(jié)，制得固體電池用層疊體。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本專(zhuān)利特開(kāi)2007-258148號(hào)公報(bào)

發(fā)明的揭示

發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題

但是，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)如下問(wèn)題：專(zhuān)利文獻(xiàn)1記載的制造方法中，在活性物質(zhì)中添加作為導(dǎo)電劑的乙炔黑等碳材料制造電極糊料時(shí)，在使?jié){料中的有機(jī)物(例如粘合劑、分散劑、增塑劑等)燃燒而除去的工序中，碳材料發(fā)生燃燒，賦予電極層電子傳導(dǎo)性的效果減弱，其結(jié)果，無(wú)法充分利用電極層中的活性物質(zhì)。

因此，本發(fā)明的目的是提供使用在電極活性物質(zhì)中添加作為導(dǎo)電劑的碳材料而得的電極材料將電極層和固體電解質(zhì)層燒結(jié)接合也能夠充分地獲得導(dǎo)電劑賦予電極層以電子傳導(dǎo)性的效果的全固體二次電池及其制造方法。

用于解決技術(shù)問(wèn)題的方法

本發(fā)明人為了解決上述問(wèn)題而進(jìn)行了深入的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：通過(guò)使用比表面積小的碳材料作為導(dǎo)電劑，使得粘合劑除去后導(dǎo)電劑也會(huì)殘留，能夠維持電子傳導(dǎo)性。根據(jù)該發(fā)現(xiàn)完成了具有如下特征的本發(fā)明。

本發(fā)明的全固體二次電池具有正極層、含固體電解質(zhì)的固體電解質(zhì)層、負(fù)極層。正極層或負(fù)極層的至少一方與固體電解質(zhì)層通過(guò)燒結(jié)而接合。正極層或負(fù)極層的至少一方含有電極活性物質(zhì)和含碳材料的導(dǎo)電劑。碳材料的比表面積為1000m²/g以下。

本發(fā)明的全固體二次電池中，碳材料的平均粒徑優(yōu)選0.5μm以下。

在本發(fā)明的全固體二次電池中，較好是固體電解質(zhì)或電極活性物質(zhì)的至少一方含有含鋰磷酸化合物。

還有，在本發(fā)明的全固體二次電池中，較好是固體電解質(zhì)含有鈉超離子導(dǎo)體型的含鋰磷酸化合物。

本發(fā)明的全固體二次電池的制造方法具有以下工序。

(A)制備正極層、固體電解質(zhì)層及負(fù)極層的各自的漿料的漿料制備工序。

(B)將正極層、固體電解質(zhì)層及負(fù)極層的各自的漿料成型制造生片的生片成型工序。

(C)將正極層、固體電解質(zhì)層及負(fù)極層的各自的生片層疊形成層疊體的層疊體形成工序。

(D)燒結(jié)層疊體的燒成工序。

在上述漿料制備工序中，正極層或負(fù)極層的漿料的至少一方含有電極活性物質(zhì)和含比表面積為1000m²/g以下的碳材料的導(dǎo)電劑。

在本發(fā)明的全固體二次電池的制造方法的漿料制備工序中，較好是正極層或負(fù)極層的漿料的至少一方含有電極活性物質(zhì)和含平均粒徑為0.5μm以下的碳材料的導(dǎo)電劑。

還有，在本發(fā)明的全固體二次電池的制造方法的漿料制備工序中，較好是正極層、固體電解質(zhì)層及負(fù)極層的各自的漿料含有作為粘合劑的聚乙烯醇縮醛樹(shù)脂。

再有，在本發(fā)明的全固體二次電池的制造方法中，較好是燒成工序包含通過(guò)加熱層疊體來(lái)除去粘合劑的第1燒成工序；將正極層或負(fù)極層的至少一方通過(guò)燒結(jié)與固體電解質(zhì)層接合的第2燒成工序。