[发明专利]电池用烧结体、电池用烧结体的制造方法以及全固体锂电池

说明书

技术领域

本发明涉及例如全固体锂二次电池等中的、具有固体电解质层和活性物质层的层叠体、以及混合有固体电解质和活性物质的活性物质层等的电池用烧结体。

背景技术

随着近年来电脑、摄像机和手机等信息相关设备、通信设备等的急速普及，作为其电源利用的电池的开发受到重视。另外，在汽车产业界等中，也在进行用于电动汽车或用于混合动力汽车的高输出功率且高容量的电池的开发。目前，在各种电池中，从能量密度高的观点考虑，锂电池受到关注。

目前市售的锂电池由于使用含有可燃性有机溶剂的电解液，所以需要安装抑制短路时的温度上升的安全装置，在用于防止短路的构造·材料方面需要改善。对此，将电解液变为固体电解质层而将电池全固体化而成的全固体锂二次电池因为电池内不使用可燃性的有机溶剂，所以认为实现了安全装置的简化、制造成本及生产率优异。

全固体锂二次电池通常具有：含有正极活性物质的正极活性物质层、含有负极活性物质的负极活性物质层、以及在正极活性物质层与负极活性物质层之间形成的固体电解质层。作为全固体锂二次电池中使用的电池用烧结体及其制造方法，例如，在专利文献1中公开了固体电解质层中使用磷酸化合物、且活性物质层中使用Co、Ni、Mn和Fe中的至少一种金属的氧化物的电池用烧结体及其制造方法。

在专利文献2中，公开了一种全固体电池，其具备混合非晶质固体电解质和电极活性物质并加热煅烧而成的电极部，将通过固体电解质材料与电极活性物质材料的反应而电极活性物质容量降低的温度设为Ty、将固体电解质材料的煅烧收缩的温度设为Tz时，所述非晶质固体电解质具有Ty＞Tz的关系，而且。此外，在专利文献3中，公开了一种全固体锂二次电池用层叠体，其具备：含有能够放出和吸留Li离子的结晶性材料的活性物质层、以及烧结接合于上述活性物质层且含有具有Li离子传导性的结晶性材料的固体电解质层，上述层叠体采用X射线衍射法进行分析时，不会检测出除上述活性物质层的构成成分和上述固体电解质层的构成成分以外的成分。此外，在非专利文献1中，公开了使用LAGP作为固体电解质材料、且使用TiO₂作为负极活性物质材料的层叠烧结型全固体电池。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2008－251225号公报

专利文献2:日本特开2009－140911号公报

专利文献3:日本特开2007－005279号公报

非专利文献

非专利文献1:吉冈充、林刚司、尾内倍太、西田邦雄、渡边浩一、鹰木洋“使用了氧化物系固体电解质的层叠烧结型全固体电池的研究”，第51次电池研讨会予稿集演讲号1G16、平成22年、p.462

发明内容

但是，例如，在专利文献1～3的电池用烧结体等中，伴随着电池用烧结体等的烧结而在固体电解质材料与活性物质材料的界面生成异相，所以妨碍离子的迁移。因此，存在电池用烧结体等的充放电特性降低的问题。特别地，电池用烧结体的烧结温度高时，异相的产生变得更加显著，所以该问题变得严重。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其课题在于提供伴随着烧结的充放电特性的降低得到抑制的电池用烧结体及其制造方法。

为了解决上述课题，本发明的第1电池用烧结体的特征在于，具有：作为固体电解质材料的钠超离子导体（NASICON）型的磷酸化合物、以及作为活性物质材料的含有Ni和Mn中的至少一者的尖晶石型的氧化物；采用X射线衍射法对上述固体电解质材料与上述活性物质材料的界面进行分析时，不会检测出除上述固体电解质材料的成分以及上述活性物质材料的成分以外的成分。

在第1电池用烧结体中，离子能够良好地迁移。因此，能够抑制电池用烧结体的充放电特性的降低。

在本发明的第1电池用烧结体的一种方式中，其特征在于，上述活性物质材料用下述通式（1）表示。

LiM1_xMn_2－xO₄  （1）

（上述通式（1）中，M1为选自Cr、Fe、Co、Ni和Cu中的至少1种，并且x为0≤x＜2）

根据该方式，离子能够良好地迁移。因此，能够抑制电池用烧结体的充放电特性的降低。

在本发明的第1电池用烧结体的其他方式中，其特征在于，上述活性物质材料为LiNi_0.5Mn_1.5O₄。

根据该方式，如后述的实施例所记载，能够得到伴随着烧结的充放电特性的降低得到抑制的电池用烧结体。