[发明专利]用于基于硫化物的固态电池的正电极的浆料、基于硫化物的固态电池的正电极和其制造方法、以及基于硫化物的固态电池和其制造方法

说明书

1.技术领域

本发明涉及一种形成基于硫化物的固态电池中使用的正电极的浆料、基于硫化物的固态电池的正电极和其制造方法、以及基于硫化物的固态电池和其制造方法。

2.相关技术描述

二次电池为可将伴随化学反应的化学能的减小转化为电能以便能够放电并且除此之外在电流沿着与放电过程中相反的方向流动时可将电能转化为化学能以便能够贮存(充电)的电池。在二次电池中，锂离子二次电池具有高的能量密度；因此，其被广泛用作便携式装置如膝上型计算机、便携式电话等的电源。

在锂二次电池中，当使用石墨(以C表示)作为负电极活性材料时，在放电过程中，负电极处发生根据下式(I)的反应。

Li_xC→C+xLi⁺+xe^-(I)(在式(I)中，0＜x＜1)。

根据式(I)的反应生成的电子流经外电路并在对外负载做功后到达正电极。然后，根据式(I)的反应生成的锂离子(Li⁺)通过电渗透自负电极侧经由介于负电极和正电极之间的电解质移向正电极侧。

此外，当使用锂钴氧化物(Li_1-xCoO₂)作为正电极活性材料时，在放电过程中，正电极处发生根据下式(II)的反应。

Li_1-xCoO₂+xLi⁺+xe^-→LiCoO₂(II)(在式(II)中，0＜x＜1)

在充电过程中，在负电极和正电极处，根据式(I)和式(II)的逆反应分别在负电极和正电极处发生。因此，将在负电极处再生通过石墨插层嵌锂的石墨(Li_xC)并且在正电极处再生锂钴氧化物(Li_1-xCoO₂)。相应地，再放电成为可能。

在锂二次电池中，其中使用固体电解质作为电解质并且电池完全固化的锂二次电池在电池中不使用易燃有机溶剂；因此，据认为，可实现装置的安全和简化并且生产成本和生产率是足够的。作为此类固体电解质中使用的固体电解质材料，已知基于硫化物的固体电解质。在日本专利申请公开第2011-165650号(JP 20011-165650 A)中，公开了一种基于硫化物的固体电解质电池，其中正电极、负电极和电解质层中的至少任何之一含有基于硫化物的固体电解质并且在基于硫化物的固体电解质电池中含有碱性材料。

在JP 2011-165650 A的说明书的段落[0034]中，描述了可使用PVDF作为正电极的粘结剂。然而，存在当使用PVDF均聚物时无法获得足够的电池输出的可能性。

发明内容

本发明提供了形成基于硫化物的固态电池中使用的正电极的浆料、基于硫化物的固态电池的正电极和其制造方法、以及基于硫化物的固态电池和其制造方法。

根据本发明的第一方面的用于基于硫化物的固态电池的正电极的浆料至少含有：含有偏二氟乙烯单体单元的基于氟的共聚物、正电极活性材料、和溶剂或分散介质。当将浆料的干体积设定为100体积％时，基于氟的共聚物的含量比率为1.5体积％至10体积％。

在根据第一方面的用于基于硫化物的固态电池的正电极的浆料中，偏二氟乙烯单体单元在基于氟的共聚物中的含量比率可为40摩尔％至70摩尔％。

在根据第一方面的用于基于硫化物的固态电池的正电极的浆料中，基于氟的共聚物还可含有选自四氟乙烯单体单元、六氟丙烯单体单元、氟乙烯单体单元、三氟乙烯单体单元、三氟氯乙烯单体单元、全氟甲基乙烯基醚单体单元和全氟乙基乙烯基醚单体单元中的至少一种基于氟的单体单元。

在根据第一方面的用于基于硫化物的固态电池的正电极的浆料中，可含有基于硫化物的固体电解质。

在根据第一方面的用于基于硫化物固态电池的正电极的浆料中，溶剂或分散介质可含有由下式表示的酯化合物：

R¹-CO₂-R²

在该式中，R¹表示具有3至10个碳原子的直链或支链脂肪族基团或者具有6至10个碳原子的芳香族基团，以及R²表示具有4至10个碳原子的直链或支链脂肪族基团。

在根据第一方面的用于基于硫化物固态电池的正电极的浆料中，当将干体积设定为100体积％时，基于氟的共聚物的含量比率可为1.5体积％至4.0体积％。