[发明专利]锂电池及其制备方法

说明书

技术领域

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本发明涉及包含固体电解质的锂电池及其制备方法。

背景技术

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目前广泛作为高级电池使用的锂电池包括含有有机溶剂的液体电解质。已知这样的有机溶剂通过在电极活性材料表面的氧化或还原而导致分解反应。于是这一分解反应在电极活性材料和电解质之间的界面上导致电阻层的形成。这一电阻层不可逆转地随着时间或充电-放电反应的循环而增加，从而不可逆转地增加了电池电阻。结果是电池性能降低，减少了电池寿命。此外，前述有机溶剂是易燃的，因此提供安全措施非常昂贵。

[0003]

从而，已经有了一些提议开发仅仅由不燃烧的固体组成的电池。例如在日本未审专利公开号No.2000-251938中公开的制备全固态锂电池的方法，该方法特征在于在含有固体电解质的正极和负极活性材料之间插入固体电解质粉末，在微波加热之后密封。在日本未审专利公开号No.2001-126757中公开的锂电池是一个通过将电极活性材料与氧化物玻璃粘合而形成的锂电池，其中基于氧化物的无机固体电解质插入在正极和负极之间。

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发明的公开

发明要解决的问题

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然而，两种提议都需要在单独形成电极活性材料和固体电解质之后通过层压而整合，因此是很昂贵的。此外，由于各自的粒子在电极活性材料和固体电解质之间的界面上仅仅以微米极混合，因此两者都没有精细地结合，从而这就妨碍了电荷移动电阻的降低。

因此，本发明的目的是提供一种低成本和小内阻的全固态锂电池。

解决问题的方法

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为了达到此目的，本发明中锂电池的制备方法的特征在于，通过使固体电解质表面反应而在含有锂离子的固体电解质表面上形成电极活性材料。

根据此方法，通过使固体电解质的表面反应而形成了电极活性材料，因此进一步将两者粘合的步骤就不需要了。此外，可以获得一个发电元件，其中在电极活性材料和固体电解质之间的边界部分具有原子级的从一个到另一个的组成浓度梯度。

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这样就得到了包含固体电解质的锂电池，该固体电解质含有锂离子和由固体电解质的分解产物组成且供应在固体电解质的至少一侧的电极活性材料；该锂电池特征在于固体电解质和电极活性材料是连续的，除了由这些相组成的过渡层外就没有其它的材料。

根据该锂电池，固体电解质和电极活性材料是连续的，除了由这些相组成的过渡层外就没有其它的材料，因此界面的电荷移动电阻很小。

发明的效果

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加工步骤减少了，且内阻也小，因此可以得到低成本且高输出的电池，并且可以期望扩大应用领域。

附图简要说明

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图1(a)是根据一个实施例的固体电解质上施加冲击部分的扫描电镜图；图1(b)是显示在图1(a)中的两个箭头标记所显示的范围的俄歇(Auger)分析图。

图2是显示根据实施例4使电池充电和放电时容量与电极电压之间相互关系的曲线图。

图3是显示根据实施例5使电池充电和放电时时间与电极电压之间相互关系的曲线图。

图4是显示根据对比实施例2使电池充电和放电时时间与电极电压之间相互关系的曲线图。

图5是显示根据实施例6使电池充电和放电时时间与电极电压之间相互关系的曲线图。

图6是显示根据实施例7使电池充电和放电时时间与电极电压之间相互关系的曲线图。

图7是显示根据实施例8的玻璃陶瓷粉末的充电-放电循环特性的曲线图。

图8是显示根据实施例8的玻璃陶瓷粉末在每一次充电-放电循环中的容量的曲线图。

图9是显示根据实施例9的固体电解质Li_1.79V_0.56Si_0.44O_3.00玻璃薄膜的开路曲线图。

图10是显示根据实施例10的电池组在充电放电时时间与电极电压之间相互关系的曲线图。

实施本发明的最佳方式

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