[发明专利]浆料、固体电解质层的制备方法、电极活性材料层的制备方法和全固态电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及含有极性溶剂作为硫化物固体电解质材料的分散介质的实用浆料。

背景技术

近来，伴随着信息相关设备和通讯设备如个人电脑、摄像机以及便携式电话的快速增长，认为用作其电源的电池的开发很重要。此外，同样在汽车工业等中，针对电动车辆或混合动力车辆，高输出和高容量电池的开发已得到促进。现今，在各种电池中，锂电池在高能量密度方面引人注目。

由于目前市售的锂电池采用包含可燃性有机溶剂的电解质，因而需要结构和材料方面的改进以防止短路或是安装安全装置来抑制短路时的温度升高。另一方面，由于以固体电解质层替代电解质而将电池加工为全固态的全固态电池在电池中不采用可燃性有机溶剂，因而安全装置可得以简化，使得认为其可提供优异的制造成本和生产率。

作为用于此类固体电解质层的固体电解质材料，硫化物固体电解质材料是已知的。此外，作为用于在湿法工艺中施加硫化物固体电解质材料的溶剂，例如，非专利文件1公开了非极性溶剂如甲苯和庚烷的使用。

引用列表

非专利文件

非专利文件1：Taro Inada等人，“Silicone as a binder in composite electrolytes”，Journal of Power Sources119-121(2003)948-950

发明内容

技术问题

由于硫化物固体电解质材料的高反应性，因而常规而言，制备浆料时使用的分散介质限于非极性溶剂如甲苯和庚烷，因此希望拓宽分散介质材料的选择范围。本发明鉴于上述情况完成，其主要目的是提供包含极性溶剂作为用于硫化物固体电解质材料的分散介质的实用浆料。

问题的解决方案

为解决上述问题，作为本发明人勤奋研究的结果，发现通过抑制与硫化物固体电解质材料的反应，被认为不适合用作硫化物固体电解质材料的分散介质的一些极性溶剂可出人意料地提供用于硫化物固体电解质材料的优选分散介质，从而完成本发明。即，本发明提供一种浆料，其包含：硫化物固体电解质材料和分散介质，所述分散介质包含选自以下中的至少一者：叔胺；醚；硫醇；具有与酯键的碳原子键合的碳数为3或更多的官能团以及与所述酯键的氧原子键合的碳数为4或更多的官能团的酯；和具有与酯键的碳原子键合的苯环的酯。

根据本发明，由于使用包含选自以下中的至少一者的分散介质：叔胺；醚；硫醇；具有与酯键的碳原子键合的碳数为3或更多的官能团以及与所述酯键的氧原子键合的碳数为4或更多的官能团的酯；和具有与酯键的碳原子键合的苯环的酯，因而可提供包含极性溶剂作为用于硫化物固体电解质材料的分散介质的实用浆料。由此，分散介质材料的选择范围可被拓宽。

在上述发明中，上述浆料还可以包含非极性溶剂。由于使用非极性溶剂，难以溶解或分散在分散介质中作为浆料材料的材料可被溶解或分散，因而浆料材料的选择范围可被拓宽。

在上述发明中，优选上述硫化物固体电解质材料使用包含Li₂S和P₂S₅的材料组合物，这是因为可提供具有高的Li离子电导率的硫化物固体电解质材料。

在上述发明中，优选上述材料组合物中Li₂S与P₂S₅的比率按摩尔比计在Li₂S∶P₂S₅＝70∶30至80∶20的范围内。由此，可提供稳定的硫化物固体电解质材料并且可抑制与上述分散介质的反应。

在上述发明中，优选上述浆料还包含粘合剂。由于包含粘合剂，可使得浆料粘度更高，因而可提供更实用的浆料。

此外，本发明提供一种制备固体电解质层的方法，其包括：通过混合硫化物固体电解质材料与分散介质来制备固体电解质层形成用浆料的混合步骤，所述分散介质包含选自以下中的至少一者：叔胺；醚；硫醇；具有与酯键的碳原子键合的碳数为3或更多的官能团以及与所述酯键的氧原子键合的碳数为4或更多的官能团的酯；和具有与酯键的碳原子键合的苯环的酯；通过在基材上施加上述固体电解质层形成用浆料来形成固体电解质层形成用涂膜的涂布步骤；和通过干燥上述固体电解质层形成用涂膜来形成固体电解质层的干燥步骤。