[發明專利]復合活性物質、固體電池以及復合活性物質的制造方法

有效

• 申請號: 201380030835.5
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN104364942B
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 三木成章;巖崎正博;長谷川元
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;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,金世煜

技術領域

本發明涉及具有良好的電子傳導性的復合活性物質。

背景技術

隨著近年來個人計算機、攝像機和手機等信息相關設備、通信設備等的迅速普及，用作其電源的電池的開發受到重視。另外，在汽車產業界等也在進行電動汽車用或混合動力汽車用的高輸出且高容量的電池的開發。目前，在各種電池中，從能量密度高的觀點出發，鋰電池受到關注。

這里，以往市售的鋰電池由于采用使用了可燃性有機溶劑的有機電解液，所以需要安裝可抑制短路時的溫度上升的安全裝置、改善用于防短路的結構·材料。對此，將液體電解質變更為固體電解質的固體電池由于在電池內不使用可燃性有機溶劑，所以認為可實現安全裝置的簡化，制造成本、生產率優異。

在這樣的固體電池的領域中，試圖著眼于活性物質和電解質材料的界面來實現電池的性能提高。例如，專利文獻1中公開了含有用鈮酸鋰被覆的正極活性物質和含硫化物的固體電解質的電極體(正極層)。此外，專利文獻1中公開了電極體可以含有乙炔黑、科琴黑等導電劑。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2010-073539號公報

發明內容

通過在活性物質的表面上設置由鈮酸鋰等離子傳導性氧化物構成的涂層，能夠抑制活性物質與固體電解質材料的反應。另一方面，為了使電池反應有效地發生，電子在活性物質表面順暢地移動變得重要。然而，鈮酸鋰等離子傳導性氧化物由于電子傳導性低，所以如果使用被涂層被覆的活性物質，則電池的電阻變大。

本發明是鑒于上述實際情況而進行的，目的是提供一種具有良好的電子傳導性的復合活性物質。

為了解決上述課題，在本發明中提供一種復合活性物質，其特征在于，具有活性物質、涂層和碳粒子，上述涂層在上述活性物質的表面上形成，由離子傳導性氧化物構成且平均厚度小于100nm，上述碳粒子在上述活性物質的表面上形成且貫通上述涂層。

根據本發明，由于具有貫通涂層的碳粒子，所以能夠形成具有良好的電子傳導性的復合活性物質。另外，根據本發明，由于涂層的平均厚度非常薄，所以能夠將由涂層引起的電阻增加抑制到最小限度。

在上述發明中，優選上述碳粒子在上述活性物質的表面的法線方向上的平均長度為150nm以下。這是因為碳粒子容易保持在活性物質的表面上，滑落的可能性降低。

另外，在本發明中提供一種固體電池，其具有正極活性物質層、負極活性物質層、和在上述正極活性物質層與上述負極活性物質層之間形成的固體電解質層，上述固體電池的特征在于，上述正極活性物質層和上述負極活性物質層中的至少一者含有上述的復合活性物質。

根據本發明，通過使用上述復合活性物質，能夠形成電阻低的電池。

另外，在本發明中提供一種復合活性物質的制造方法，其特征在于，具有如下工序：擔載工序，使碳粒子擔載于活性物質的表面上，形成碳粒子擔載活性物質；前體活性物質形成工序，使用涂層形成用溶液，利用流化床涂覆法，形成在構成上述碳粒子擔載活性物質的上述活性物質的表面上具有前體層的前體活性物質；以及熱處理工序，對上述前體層進行熱處理，形成由離子傳導性氧化物構成且平均厚度小于100nm的涂層。

根據本發明，通過在形成涂層之前使碳粒子擔載于活性物質的表面上，能夠得到活性物質與碳粒子的密合性高的復合活性物質。此外，通過使用流化床涂覆法，能夠在碳粒子擔載活性物質中的活性物質部分的表面上形成前體層，同時在碳粒子擔載活性物質中的碳粒子部分的表面上不形成前體層。因此，能夠有效地得到具備貫通涂層的碳粒子的復合活性物質。

另外，在本發明中提供一種復合活性物質的制造方法，其特征在于，具有如下工序：混合溶液形成工序，形成含有涂層形成用原料和照射過紫外線的碳粒子的混合溶液；前體活性物質形成工序，使用上述混合溶液，利用流化床涂覆法，形成在上述活性物質的表面上具有前體層和上述碳粒子的前體活性物質；以及熱處理工序，對上述前體層進行熱處理，形成由離子傳導性氧化物構成且平均厚度小于100nm的涂層。

根據本發明，通過使用照射過紫外線的碳粒子，能夠得到活性物質與碳粒子的密合性高的復合活性物質。此外，通過使用流化床涂覆法，能夠在活性物質的表面上形成前體層，同時在擔載于活性物質的碳粒子的表面上不形成前體層。因此，能夠有效地得到具備貫通涂層的碳粒子的復合活性物質。

在上述發明中，上述碳粒子的比表面積優選為39m²/g以上。這是因為比表面積大的碳粒子的表面凹凸多，容易擔載在活性物質的表面上。

本發明的復合活性物質起到具有良好的電子傳導性的效果。