[发明专利]电极薄膜、全固体锂电池及制造电极薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于全固体锂电池中的电极薄膜。

背景技术

随着近年来信息相关设备和通讯设备如个人电脑、摄录机和便携式电话的快速激增，开发用作信息相关设备或通讯设备的电源的电池变得重要。此外，在汽车工业等中，用于电动车辆或混合动力车辆的高功率和高容量电池的开发也一直在进行。目前，在各种类型的电池中，锂电池由于能量密度高而成为关注的焦点。

目前，市售的锂电池采用含有可燃性有机溶剂的电解质溶液。因此，有必要安装安全装置以抑制短路过程中的温度升高以及改进结构和材料以防止短路。与此相反，用固体电解质层替代电解质溶液的全固体锂电池在电池中不使用可燃性有机溶剂。由于此原因，认为要简化全固体锂电池的安全装置并且全固体锂电池在制造成本和生产率方面优异。

另一方面，已知通过气溶胶沉积来形成用于全固体锂电池中的电极的方法。例如，日本专利申请公开第2009-293107号(JP-A-2009-293107)描述使用气溶胶沉积(室中的压力为100Pa)来形成含有呈混合态的钴酸锂(LiCoO₂)和磷酸盐固体电解质(Li_1.3Al_0.3Ti_0.7(PO₄)₃)的第二膜。另一方面，日本专利申请公开第2008-166142号(JP-A-2008-166142)描述了通过气溶胶沉积来形成活性材料层(电极)的方法，但其为形成用于非全固体锂电池而是使用电解质溶液的锂电池的电极的方法。

就提高电池的功率而言，具有高锂离子电导率的电极薄膜(活性材料层)是人们寻求的。

发明内容

本发明提供一种具有高锂离子电导率的电极薄膜。

本发明人已勤勉地进行研究以及最终发现主要由钴酸锂形成的薄膜在特定的密度范围内具有高锂离子电导率，并且进行了本发明。

本发明的第一方面提供一种用于全固体锂电池中的电极薄膜。所述电极薄膜主要由钴酸锂形成并且具有大于或等于3.6g/cm³且小于或等于4.9g/cm³的密度。

根据以上的第一方面，当电极薄膜的密度落在特定范围内时，可以制得具有高锂离子电导率的电极薄膜。此外，根据以上的第一方面，当电极薄膜的密度落在特定范围内时，可以制得具有高机械强度的电极薄膜。

在以上的第一方面中，电极薄膜可利用选自气溶胶沉积、气体沉积、火焰喷涂和冷喷涂中的一种来形成。特别地，由于可以在室温下形成电极薄膜并且电极薄膜的密度易于控制，因而可以利用气溶胶沉积或气体沉积。

在以上的第一方面中，在形成电极薄膜时的压力可高于100Pa且小于或等于400Pa。

在以上的第一方面中，电极薄膜中的钴酸锂的百分数可高于或等于90摩尔％。

此外，本发明的第二方面提供一种全固体锂电池。所述全固体电池包括：含有正电极活性材料的正电极活性材料层；含有负电极活性材料的负电极活性材料层；和形成在正电极活性材料层与负电极活性材料层之间的固体电解质层，其中所述正电极活性材料层为如上所述的电极薄膜。

根据以上的第二方面，如上所述的电极薄膜用作正电极活性材料层以使得可以提供高功率电池。

在以上的第二方面中，全固体锂电池可为二次电池。

此外，本发明的第三方面提供一种制造用于全固体锂电池中的电极薄膜的方法。所述方法包括形成电极薄膜，所述电极薄膜主要由钴酸锂形成并且具有大于或等于3.6g/cm³且小于或等于4.9g/cm³的密度。

根据以上的第三方面，可以通过形成电极薄膜使得能获得特定的密度来获得具有高锂离子电导率的电极薄膜。此外，根据以上的第三方面，可以通过形成电极薄膜使得能获得特定的密度来获得具有高机械强度的电极薄膜。

在以上的第三方面中，在形成电极薄膜时，可利用选自气溶胶沉积、气体沉积、火焰喷涂和冷喷涂中的一种来形成电极薄膜。特别地，由于可以在室温下形成电极薄膜并且电极薄膜的密度易于控制，因而可以利用气溶胶沉积或气体沉积。

在以上的第三方面中，在形成电极薄膜时的压力可高于100Pa且小于或等于400Pa。

在以上的第三方面中，电极薄膜中的钴酸锂的百分数可高于或等于90摩尔％。

根据本发明的上述方面，可以获得具有高锂离子电导率的电极薄膜。

附图说明