[發明專利]全固體電池及其制造方法

在審

• 申請號: 202111567433.1
• 申請日: 2021-12-20
• 公開（公告）號: CN114665148A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 土田修三;堀川晃宏
• 申請（專利權）人: 松下知識產權經營株式會社
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562;H01M10/0565;H01M10/058;H01M10/0525
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明涉及全固體電池及其制造方法，全固體電池(100)具有正極集電體(7)、包含正極活性物質(3)、由多個粒子形成的固體電解質(1)和由比固體電解質(1)的平均粒徑大的多個粒子形成的固體電解質(2)的正極層(20)、包含固體電解質(6)的固體電解質層(10)、包含負極活性物質(4)和固體電解質(5)的負極層(30)、以及負極集電體(8)依次層疊而成的結構，在正極活性物質(3)的表面的至少一部分形成被覆層(11)，所述被覆層(11)由固體電解質(1)形成，至少一部分粒子部分地埋入被覆層(11)中。

技術領域

本發明涉及全固體電池及其制造方法，特別涉及使用了正極層、負極層和固體電解質層的全固體電池及其制造方法。

背景技術

近年來，由于電腦、便攜電話等電子設備的輕量化、無線化等，要求開發能夠反復使用的二次電池。作為二次電池，有鎳鎘電池、鎳氫電池、鉛蓄電池、鋰離子電池等。這些之中，鋰離子電池由于具有輕量、高電壓、高能量密度的特征，而備受關注。

在電動汽車或混合動力汽車這些汽車領域中，高電池容量的二次電池的開發也受到重視，鋰離子電池的需求有增加的傾向。

鋰離子電池由正極層、負極層和配置于它們之間的電解質構成，電解質中，使用例如使六氟磷酸鋰等支持電解質溶于有機溶劑的電解液或固體電解質。現在，廣泛普及的鋰離子電池使用包含有機溶劑的電解液，因此是可燃性的。因此，需要用于確保鋰離子電池的安全性的材料、結構和系統。與此相對，通過使用不可燃性的固體電解質作為電解質，期待能夠簡化上述材料、結構和系統，認為能夠實現增加能量密度、降低制造成本、提高生產率。以下，將使用固體電解質的鋰離子電池等使用固體電解質的電池稱為“全固體電池”。

固體電解質能夠大致分為有機固體電解質和無機固體電解質。有機固體電解質在25℃下離子電導率為10^-6S/cm左右，與電解液的離子電導率為10^-3S/cm左右相比，離子電導率極低。因此，難以使使用有機固體電解質的全固體電池在25℃的環境下工作。作為無機固體電解質，通常為氧化物系固體電解質、硫化物系固體電解質、鹵化物系固體電解質。它們的離子電導率為10^-4～10^-3S/cm左右，離子電導率較高。因此，在面向大尺寸化、高容量化的全固體電池的開發中，近年來正在積極進行使用了硫化物系固體電解質等的能夠大尺寸化的全固體電池的研究。

例如，在專利文獻1中記載著關于全固體電池的正極層中的正極活性物質與固體電解質的構成的技術。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第6222299號公報

發明內容

本發明的一個方案涉及的全固體電池具有正極集電體；包含正極活性物質、由多個粒子形成的第1固體電解質和由比上述第1固體電解質的平均粒徑大的多個粒子形成的第2固體電解質的正極層；包含第4固體電解質的固體電解質層；包含負極活性物質和第3固體電解質的負極層；以及負極集電體依次層疊而成的結構，在上述正極活性物質的表面的至少一部分形成被覆層，所述被覆層由上述第1固體電解質形成，形成上述第2固體電解質的多個粒子中，至少一部分粒子部分地埋入上述被覆層中。

附圖說明

圖1是表示實施方式中的全固體電池的截面的示意圖。

圖2是用于說明實施方式中的全固體電池的制造方法的截面示意圖。

圖3是表示實施方式中的全固體電池的制造方法中的混合步驟的流程圖。

圖4是表示比較例中的全固體電池的制造方法中的混合步驟的流程圖。

圖5是表示利用實施方式中的全固體電池的制造方法得到的正極活性物質與固體電解質的位置關系的示意圖。