[發明專利]含固體電解質層形成溶液、涂覆活性材料顆粒、電極、全固態堿金屬二次電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201480054931.8
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN105765778B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 林晃敏;辰巳砂昌弘;忠永清治
• 申請（專利權）人: 國立研究開發法人科學技術振興機構
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562;H01M4/13;H01M4/139;H01M4/36;H01M4/62;H01M10/052;H01M10/058;H01B1/06;H01B1/10;H01B13/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 嚴政;劉兵

本發明公開了一種形成全固態堿金屬二次電池的含固體電解質層的形成溶液，該溶液含有源自作為制備固體電解質的起始原料的A₂S和M_xS_y的組分(A選自Li和Na；M選自P、Si、Ge、B、Al和Ga；且x和y是根據M的種類成化學計量比的數)、非極性有機溶劑和極性值比所述非極性有機溶劑的高0.3以上的極性有機溶劑。

技術領域

本發明涉及一種形成全固態堿金屬二次電池(all-solid-state alkali metalsecondary battery)的含固體電解質層的溶液(形成溶液)、涂覆活性材料顆粒(coatedactive material particles)、電極、全固態堿金屬二次電池及其制備方法。特別地，本發明涉及使得通過涂布方法形成構成全固態堿金屬二次電池的固體電解質層、正極和負極中的一者成為可能的形成溶液、涂覆活性材料顆粒、電極、全固態堿金屬二次電池及其制備方法。

背景技術

鋰二次電池具有高電壓和高容量，因此已經被廣泛用于移動電話、數碼相機、攝像機、筆記本電腦和電動車等的電源供給。通常分布的鋰二次電池包含含有溶于無水溶劑的電解質鹽的液體電解質。因為無水溶劑包括許多易燃溶劑，所以需要保證安全。

為了達到保證安全的目的，已提出含有所謂的固體電解質(由不含有非水溶劑的固體材料形成)的全固態鋰二次電池。這種全固態鋰二次電池的構造提供有正極、負極和正極與負極之間設置的固體電解質層。所述固體電解質層由固體電解質構成。此外，所述正極和所述負極分別含有正極活性材料和負極活性材料，通常地，還含有用于提高導電率的固體電解質。

公知的方法是通過壓制起始原料將固體電解質層、正極和負極整合。然而，根據這種方法，原料之間的粘著力較低，所以其難以獲得足夠的導電率。

因此，提出了一種使用脈沖激光沉積技術(pulse laser deposition technique)使正極活性材料涂覆有固體電解質的方法(Electrochemical and Solid-State Letters，13(6)A73-A75(2010)：非專利文獻1，Journal of Power Sources 196(2011)6735-6741：非專利文獻2)。根據這種方法，人們認為正極活性材料和固體電解質之間的粘著力變得較高，鑒于此，導電率可以提升。

現有技術文獻

非專利文獻

非專利文獻1：Electrochemical and Solid-State Letters， 13(6)A73-A75(2010)

非專利文獻2：Journal of Power Sources，196(2011)6735-6741

發明內容

本發明所要解決的問題

在氣相沉積法如脈沖激光沉積技術中，使用的裝置規模較大，薄膜形成的成本較高，此外難以連續地制備，所以希望通過簡便的方法來形成含固體電解質層。

問題的解決方案

對采用簡單的方法形成含固體電解質層的研究結果為，本發明的發明人發現通過采用含有源自固體電解質原料(采用非極性有機溶劑和極性有機溶劑得到的)的組分的溶液的涂布方法，可以用簡便的生產設備以較低的成本連續形成含固體電解質層，從而實現了本發明。

因此，本發明提供了一種形成全固態堿金屬二次電池的含固體電解質層的形成溶液，該溶液含有源自作為制備固體電解質的原料的A₂S和M_xS_y的組分(A選自Li和Na；M選自P、Si、Ge、B、Al和Ga；且x和y是根據 M的種類成化學計量比的數)、非極性有機溶劑和極性值比所述非極性有機溶劑高0.3以上的極性有機溶劑。