[發明專利]全固體電池

在審

• 申請號: 202011170837.2
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112786882A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 渡邊秀明
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/131;H01M10/0525;H01M10/0562
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 張智慧

本發明涉及全固體電池。全固體電池包含正極層、固體電解質層和負極層。固體電解質層將正極層與負極層分離。正極層包含正極活性物質、導電材料、氧化物鋰離子傳導體和硫化物固體電解質。在正極層的截面中，滿足關系式(1)：3％≦S_B/S_A≦30％。在關系式(1)中，“S_A”表示與正極活性物質接觸的氧化物鋰離子傳導體的面積。“S_B”表示其周圍被硫化物固體電解質包圍的氧化物鋰離子傳導體的面積。

技術領域

本公開涉及全固體電池。

背景技術

日本特開2009-266728號公報公開了在正極活性物質的表面形成抑制電阻層形成的涂層。

發明內容

硫化物固體電解質有望作為全固體電池的電解質。這是因為，硫化物固體電解質顯示出高的鋰(Li)離子傳導率。

不過，硫化物固體電解質與正極活性物質接觸時，硫化物固體電解質可與正極活性物質反應。認為這是因為，正極活性物質具有高電位。由于硫化物固體電解質與正極活性物質的反應，硫化物固體電解質與正極活性物質的界面電阻可能增加。認為由于界面電阻的增加，電池電阻增加。

為了減小界面電阻，提出了被覆層的引入。即，將正極活性物質(粒子)采用氧化物Li離子傳導體被覆。由此，形成由氧化物Li離子傳導體構成的被覆層。被覆層可減少硫化物固體電解質與正極活性物質的接觸點。由此可減小界面電阻。被覆層例如也稱為緩沖層、反應抑制層等。

采用漿料的涂布形成全固體電池的正極。即，將正極活性物質、硫化物固體電解質、導電材料和分散介質等混合，從而制備漿料。將漿料涂布于基材的表面并使其干燥，從而形成正極層。在漿料制備時，對正極活性物質的表面施加剪切負荷。由于剪切負荷，氧化物Li離子傳導體可從正極活性物質剝離。

本公開的目的在于減小電池電阻。

以下對本公開的技術構成和作用效果進行說明。不過，本公開的作用機制包含推定。作用機制并不限定權利要求。

[1]全固體電池，其包含正極層、固體電解質層和負極層。固體電解質層將正極層與負極層分離。正極層包含正極活性物質、導電材料、氧化物鋰離子傳導體和硫化物固體電解質。

在正極層的截面中滿足下述的關系式(1)：

3％≦S_B/S_A≦30％ (1)。

關系式(1)中，“S_A”表示與正極活性物質接觸的氧化物鋰離子傳導體的面積。關系式(1)中，“S_B”表示其周圍被硫化物固體電解質包圍的氧化物鋰離子傳導體的面積。

認為關系式(1)中的“S_B/S_A”表示相對于被覆正極活性物質的氧化物Li離子傳導體的、從正極活性物質剝離的氧化物Li離子傳導體的比率。“S_A”和“S_B”各自由采用SEM-EDX(scanning electron microscope energy dispersive x-ray microanalyzer)得到的分析結果算出。

根據本公開的新見解，以往沒有限定“S_B/S_A”，因此電池電阻增加。“S_B/S_A”可采用漿料制備時的攪拌條件來控制。

通過“S_B/S_A”為3％至30％，可期待電池電阻的減小。另一方面，“S_B/S_A”超過30％時，存在電池電阻增加的傾向。認為由于氧化物Li離子傳導體的剝離量多，因此硫化物固體電解質與正極活性物質的接觸點增加，界面電阻增加。