[发明专利]锂离子二次电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种包含由正极层、固体电解质层和负极层构成的层叠体的多层全固体型锂离子二次电池及其制造方法。

背景技术

专利文献1：日本特开2006-261008号公报

专利文献2：日本特表2003-505325号公报

专利文献3：日本特表2003-505326号公报

专利文献4：日本特开2001-48545号公报

近年来，电子技术的发展非常惊人，要求便携电子设备的小型轻量化、薄型化及多功能化。与之相伴，对于成为电子设备的电源的电池，强烈地要求小型轻量化、薄型化及可靠性的提升。为了应对这些要求，提出了隔着固体电解质层层叠多个正极层和负极层而得到的多层型锂离子二次电池。多层型锂离子二次电池层叠、组装了厚度为数十μm的电池单元，因此，可以容易地实现电池的小型轻量化及薄型化。并联型或串并联型层叠电池在单元面积虽小仍可以实现大放电容量的方面特别良好。此外，对于使用固体电解质来代替电解液的全固体型锂离子二次电池，不用担心漏液、液体枯竭，可靠性高。此外，由于是使用锂的电池，因此，能够获得高电压、高能量密度。

关于多层全固体型锂离子二次电池，根据专利文献1，提出了层叠正极层、电解质层、负极层和集电体层而得到的电池。在专利文献1中，作为构成电池的各种构件的具体例，记载了作为正极材料的锂锰复合氧化物、锂镍复合氧化物等物质；作为电解质材料的Li₃PO₄、Li₃PO_4-xN_x等物质；和作为负极材料的金属锂、锂合金等物质。将用粘合剂和溶剂对上述各种构件的构成材料进行混练而得到的料浆，通过网版印刷或刮刀法涂布、加工成片材状、然后层叠，进行烧成，从而制造电池。

上述以往的多层型锂离子二次电池存在以下问题：在烧成之后，会在各种构件的接合界面处发生剥离。此外存在以下问题：若不在足够高的温度下进行烧成，则无法使各种构件致密化，从而无法制作高性能的电池。

发明内容

本发明的目的是防止构成电池的各种构件的收缩率的差所引起的脱层(层间剥离)或非叠层(非粘接缺陷)，及通过降低烧成温度来降低制造成本。

本发明(1)是一种锂离子二次电池，其是对层叠体进行烧成而形成的多层全固体型锂离子二次电池，上述层叠体是通过将正极层和负极层隔着固体电解质层交替地进行层叠而得到的，其特征在于，在形成上述正极层、上述负极层及/或上述固体电解质层的材料中添加有硼化合物。

本发明(2)是上述发明(1)的锂离子二次电池，其特征在于，上述硼化合物为B₂O₃或通过热分解或氧化生成B₂O₃的化合物。

本发明(3)是上述发明(1)或上述发明(2)的锂离子二次电池，其特征在于，上述硼化合物的添加量以氧化硼换算重量计为0.15wt％以上。

本发明(4)是一种助烧结剂，在对通过将正极层和负极层隔着固体电解质层交替地进行层叠而得到的层叠体进行烧成而形成的多层全固体型锂离子二次电池中，其是由添加到上述正极层、上述负极层及/或上述固体电解质层中，并促进上述烧成的硼化合物构成。

本发明(5)是一种锂离子二次电池的制造方法，其特征在于，其至少包含下述工序：将正极材料分散于展色料中而形成正极用糊剂的工序；将固体电解质材料分散于展色料中而形成固体电解质用糊剂的工序；将负极材料分散于展色料中而形成负极用糊剂的工序；涂布及干燥上述正极用糊剂而形成正极片材的工序；涂布及干燥上述固体电解质用糊剂而形成固体电解质片材的工序；涂布及干燥上述负极用糊剂而形成负极片材的工序；层叠上述正极片材、上述固体电解质片材及上述负极片材而形成层叠体的工序；和对上述层叠体进行烧成而形成烧结层叠体的工序，其中，在上述正极材料、上述固体电解质材料及/或上述负极材料中添加硼化合物，并进行共烧。

本发明(6)是上述发明(5)的锂离子二次电池的制造方法，其特征在于，上述硼化合物为B₂O₃或者通过热分解或氧化生成B₂O₃的化合物。

本发明(7)是上述发明(5)或上述发明(6)的锂离子二次电池的制造方法，其特征在于，上述硼化合物的添加量以氧化硼换算重量计为0.15wt％以上。

本发明(8)是上述发明(5)至上述发明(7)的锂离子二次电池的制造方法，其特征在于，进行上述烧成的工序中的烧成温度为600℃以上、1100℃以下。