[發明專利]固體電解質層、二次電池用電極層和全固體二次電池

有效

• 申請號: 201180071801.1
• 申請日: 2011-06-29
• 公開（公告）號: CN103608871A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 陶山博司;濱重規;若杉悟志
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01B1/06
• 分類號: H01B1/06;H01M4/13;H01M4/62;H01M10/052;H01M10/0562
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 苗堃;趙曦

技術領域

本發明涉及具有撓性且抑制了離子傳導性的降低的固體電解質層。

背景技術

在各種電池中，具有輕量且高輸出功率·高能量密度這樣的優點的鋰電池大多用作小型移動電子設備、移動信息終端等的電源，支持現在的信息化社會。另外，鋰電池也作為電動汽車、混合動力汽車的電源而受到關注，要求進一步的高能量密度化、安全性提高和大型化。

現在市售的鋰電池由于使用包含可燃性的有機溶劑的電解液，需要抑制短路時的溫度上升的安全裝置的安裝、用于防止短路的結構?材料方面的改善。與此相對，認為將電解液變成固體電解質層、并將電池全固體化的鋰電池由于在電池內不使用可燃性的有機溶劑，實現了安全裝置的簡化，制造成本、生產率優異。

在這樣的全固體鋰電池的領域中，已知通過將硫化物固體電解質材料用于固體電解質層、電極層，能夠提高全固體鋰電池的Li離子傳導性。

另一方面，有向固體電解質層、電極層添加作為粘結材料的聚合物的嘗試。通過添加聚合物，能夠對層賦予撓性，能夠提高加工性、成型性。例如，在專利文獻1中公開了將氫化丁二烯橡膠（HBR）用作粘結材料、作為硫化物固體電解質材料而使用了0.5Li₂S-0.5P₂S₅的固體電解質層和電極層。另外，在專利文獻2中公開了含有氫化嵌段共聚物的氫吸留合金電極用粘結劑。

專利文獻1:日本專利第3655443號

專利文獻2:日本特開平6-60882號公報

發明內容

以往，已知雖然通過粘結材料的添加，能夠對固體電解質層或電極層賦予撓性，但是粘結材料通常不具有離子傳導性，因此固體電解質層或電極層的離子傳導性降低，要求兼顧撓性與離子傳導性的維持。

本發明是鑒于上述實際情況而進行的，主要目的是提供具有撓性、并抑制了離子傳導性的降低的固體電解質層。

為了解決上述課題，在本發明中提供一種固體電解質層，其特征在于，含有實質上不具有橋連硫的硫化物固體電解質材料和粘結上述硫化物固體電解質材料的支鏈型聚合物。

根據本發明，通過使用實質上不具有橋連硫的硫化物固體電解質材料和支鏈型聚合物，能夠形成具有撓性、并抑制了離子傳導性（例如，Li離子傳導性）的降低的固體電解質層。

在上述發明中，優選上述支鏈型聚合物為氫化聚合物。這是因為能夠抑制固體電解質層的電阻增加。

在上述發明中，優選上述硫化物固體電解質材料為Li₂S-P₂S₅材料。這是因為能夠形成Li離子傳導性優異的硫化物固體電解質材料。

在上述發明中，優選以摩爾換算計，上述Li₂S-P₂S₅材料中的Li₂S和P₂S₅的比例在Li₂S：P₂S₅＝72：28～78：22的范圍內。這是因為能夠形成橋連硫更少的硫化物固體電解質材料。

另外，在本發明中提供二次電池用電極層，其特征在于，含有活性物質、實質上不具有橋連硫的硫化物固體電解質材料、和粘結上述活性物質與上述硫化物固體電解質材料的支鏈型聚合物。

根據本發明，通過使用實質上不具有橋連硫的硫化物固體電解質材料和支鏈型聚合物，能夠形成具有撓性且抑制了離子傳導性（例如，Li離子傳導性）的降低的二次電池用電極層。

在上述發明中，優選上述支鏈型聚合物為氫化聚合物。這是因為能夠抑制二次電池用電極層的電阻增加和容量降低。

在上述發明中，優選上述硫化物固體電解質材料為Li₂S-P₂S₅材料。這是因為能夠形成Li離子傳導性優異的硫化物固體電解質材料。

在上述發明中，優選以摩爾換算計，上述Li₂S-P₂S₅材料中的Li₂S和P₂S₅的比例在Li₂S：P₂S₅＝72：28～78：22的范圍內。這是因為能夠形成橋連硫更少的硫化物固體電解質材料。