[发明专利]非水电解质电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及非水电解质电池以及制造该非水电解质电池的方法，其中所述非水电解质电池包括：含有含Li氧化物的正极活性材料层；其上能够发生Li金属析出的负极活性材料层；以及设置在这些活性材料层之间的硫化物固体电解质层。

背景技术

非水电解质电池已被用作旨在反复充电和放电的电气装置的电源，其中所述非水电解质电池包括正极层、负极层、以及设置在这些电极层之间的电解质层。这种电池的电极层包括具有集电功能的集电体和含有活性材料的活性材料层。在这种非水电解质电池中，尤其是，通过正极层和负极层之间的Li离子的迁移而进行充电和放电的非水电解质电池尽管尺寸较小，但是具有高放电容量。

专利文献1和2中描述了制造这种非水电解质电池的技术的例子。专利文献1记载了将粉末状的正极活性材料、电解质材料和负极活性材料填入模具中以形成层并进行加压成形，从而制造全固态非水电解质电池。专利文献2记载了通过气相法在用作正极集电体的不锈钢（SUS）基体上依次形成正极活性材料层、电解质层和负极活性材料层，从而制造全固态非水电解质电池。

此处，近年来，为了提高非水电解质电池的性能，提出了以下内容：在非水电解质电池中，将含Li氧化物用作正极活性材料，将硫化物用作电解质，并且将Li金属或Li合金用作负极活性材料（参考专利文献2）。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本未审查专利申请公开No.2001-273928

专利文献2：日本未审查专利申请公开No.2009-199920

发明内容

技术问题

然而，当专利文献1或2中的这种非水电解质电池反复进行充电和放电时，有时在正极层和负极层之间会发生短路。当发生短路时，电池的电压显著降低。

短路的主要原因在于：在非水电解质电池的充电过程中形成于负极活性材料层表面上的针状Li晶体（树枝状晶体）通过非水电解质电池的反复充电和放电而生长，并且到达正极活性材料层。在专利文献1或2的这种非水电解质电池中，据推测，固体电解质层以物理方式阻挡了树枝状晶体的生长，从而不易于发生短路。然而，该效果并不充分，在非水电解质电池的一些使用中可能会发生短路。

在上述情况下完成了本发明。本发明的目的是提供一种非水电解质电池以及制造该非水电解质电池的方法，在该非水电解质电池中，能够更加可靠地抑制正极层与负极层之间的短路。解决问题的方法

本发明的发明人对专利文献中所描述的非水电解质电池中发生短路的机制进行了详尽的研究，最终发现了以下结果。

由于专利文献1中非水电解质电池的固体电解质层是通过对粉末进行加压而形成的，因此该固体电解质层的结构中具有多个微细的孔。在这些孔中，在朝向负极活性材料层的部分中，易于产生树枝状晶体。已经产生的树枝状晶体易于生长到固体电解质层中的其它孔内。这可能是具有通过粉末成形而设置的固体电解质层的电池中发生短路的机制。

相比之下，专利文献2中非水电解质电池的固体电解质层通过气相法形成。因此，该固体电解质层比专利文献1中的粉末成形体固体电解质层更为致密，并且基本上不存在孔。然而，由于通过气相法形成的固体电解质层致密，因此在电解质电池的充电和放电过程中易于发生破裂等缺陷。破裂的主要原因是由于在电池的充电和放电过程中Li离子的反复吸藏（occlusion）和释放而造成的正极活性材料层的体积变化。当在固体电解质层中形成缺陷时，树枝状晶体可能从该缺陷而生长，从而导致短路的发生。

在上述发现的基础上，根据本发明的非水电解质电池以及制造该非水电解质电池的方法限定如下。

（1）根据本发明的非水电解质电池包括：含有含锂氧化物的正极活性材料层；其上能发生Li金属析出的负极活性材料层；以及设置在这些活性材料层之间的硫化物固体电解质层。根据本发明的非水电解质电池中的硫化物固体电解质层包括形成于硫化物固体电解质层的正极活性材料层侧的粉末形成层，以及通过气相法形成于该粉末形成层的表面的致密膜层。