[發(fā)明專利]電極和全固體電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011245703.2
• 申請(qǐng)日: 2020-11-10
• 公開（公告）號(hào): CN112786974A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 小村慎吾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 豐田自動(dòng)車株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M10/0585
• 分類號(hào): H01M10/0585;H01M4/131;H01M10/0562;H01M10/0525
• 代理公司: 中國(guó)貿(mào)促會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 陳冠欽

本發(fā)明涉及電極和全固體電池。電極活性物質(zhì)層滿足式(1)“2.2≤X₀≤15.0”和式(2)“|(X₅?X₁)/X₁|≤25％”的關(guān)系。X₀為電極活性物質(zhì)層的剖面中的第一成分(Ni、Co、Mn、Al、Fe、Ti、Si)的質(zhì)量濃度相對(duì)于第二成分(S、P)的質(zhì)量濃度的比。X₁為最靠近電極集電體的單位層內(nèi)的區(qū)域中的、第一成分的質(zhì)量濃度相對(duì)于第二成分的質(zhì)量濃度的比。X₅為最遠(yuǎn)離電極集電體的單位層內(nèi)的區(qū)域中的、第一成分的質(zhì)量濃度相對(duì)于第二成分的質(zhì)量濃度的比。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及電極和全固體電池。

背景技術(shù)

日本特開2012-104270號(hào)公報(bào)公開了在電極的厚度方向使電極活性物質(zhì)的體積相對(duì)于固體電解質(zhì)的體積的比變化。

發(fā)明內(nèi)容

研究了全固體電池。硫化物固體電解質(zhì)有望作為全固體電池的電解質(zhì)。這是因?yàn)椋蚧锕腆w電解質(zhì)顯示高的鋰(Li)離子傳導(dǎo)率。

全固體電池的電極通過濕式工藝制造。即，通過將電極活性物質(zhì)、硫化物固體電解質(zhì)和分散介質(zhì)等混合來制備漿料。將漿料涂布于電極集電體的表面并干燥，從而形成電極活性物質(zhì)層。

電極活性物質(zhì)和硫化物固體電解質(zhì)的比重彼此不同。因此，在經(jīng)歷了濕式工藝的電極活性物質(zhì)層中，分布狀態(tài)容易發(fā)生偏差(不均)。即，在電極活性物質(zhì)層的厚度方向，存在硫化物固體電解質(zhì)偏在(局部更靠近)于表面?zhèn)取㈦姌O活性物質(zhì)偏在于電極集電體側(cè)的傾向。其結(jié)果，有可能厚度方向的順暢的離子傳導(dǎo)受阻，電池電阻增加。

本公開的目的在于，減小電池電阻。

以下，對(duì)本公開中的技術(shù)構(gòu)成和作用效果進(jìn)行說明。不過，本公開中的作用機(jī)理包含推定。本公開中的作用機(jī)理的正確與否，不限定權(quán)利要求書的范圍。

[1]電極包含電極集電體和電極活性物質(zhì)層。電極活性物質(zhì)層形成于電極集電體的表面。電極活性物質(zhì)層包含電極活性物質(zhì)和硫化物固體電解質(zhì)。

電極活性物質(zhì)包含第一成分。第一成分由選自鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)、鋁(Al)、鐵(Fe)、鈦(Ti)和硅(Si)中的至少一種組成。

硫化物固體電解質(zhì)包含第二成分。第二成分由硫(S)和磷(P)組成。

電極活性物質(zhì)層滿足下述式(1)和式(2)的關(guān)系：

2.2≤X₀≤15.0 (1)

|(X₅-X₁)/X₁|≤25％ (2)，

式(1)中，X₀為在與電極活性物質(zhì)層的厚度方向平行的剖面中，遍及厚度方向整體的區(qū)域中的、第一成分的質(zhì)量濃度相對(duì)于第二成分的質(zhì)量濃度的比。

式(2)中，X₁為在剖面中將電極活性物質(zhì)層在厚度方向等分為5個(gè)單位層時(shí)，最靠近電極集電體的單位層內(nèi)的區(qū)域中的、第一成分的質(zhì)量濃度相對(duì)于第二成分的質(zhì)量濃度的比。X₅為最遠(yuǎn)離電極集電體的單位層內(nèi)的區(qū)域中的、第一成分的質(zhì)量濃度相對(duì)于第二成分的質(zhì)量濃度的比。

在電極活性物質(zhì)不包含磷時(shí)，第二成分的質(zhì)量濃度采用硫的質(zhì)量濃度與磷的質(zhì)量濃度的合計(jì)。在電極活性物質(zhì)包含磷時(shí)，第二成分的質(zhì)量濃度采用硫的質(zhì)量濃度。

根據(jù)本公開的新見解，在電極活性物質(zhì)層中，在滿足上述式(1)和式(2)的關(guān)系時(shí)，電池電阻傾向于減小。