[发明专利]复合活性物质、固体电池以及复合活性物质的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有良好的电子传导性的复合活性物质。

背景技术

随着近年来个人计算机、摄像机和手机等信息相关设备、通信设备等的迅速普及，用作其电源的电池的开发受到重视。另外，在汽车产业界等也在进行电动汽车用或混合动力汽车用的高输出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出发，锂电池受到关注。

这里，以往市售的锂电池由于采用使用了可燃性有机溶剂的有机电解液，所以需要安装可抑制短路时的温度上升的安全装置、改善用于防短路的结构·材料。对此，将液体电解质变更为固体电解质的固体电池由于在电池内不使用可燃性有机溶剂，所以认为可实现安全装置的简化，制造成本、生产率优异。

在这样的固体电池的领域中，试图着眼于活性物质和电解质材料的界面来实现电池的性能提高。例如，专利文献1中公开了含有用铌酸锂被覆的正极活性物质和含硫化物的固体电解质的电极体(正极层)。此外，专利文献1中公开了电极体可以含有乙炔黑、科琴黑等导电剂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-073539号公报

发明内容

通过在活性物质的表面上设置由铌酸锂等离子传导性氧化物构成的涂层，能够抑制活性物质与固体电解质材料的反应。另一方面，为了使电池反应有效地发生，电子在活性物质表面顺畅地移动变得重要。然而，铌酸锂等离子传导性氧化物由于电子传导性低，所以如果使用被涂层被覆的活性物质，则电池的电阻变大。

本发明是鉴于上述实际情况而进行的，目的是提供一种具有良好的电子传导性的复合活性物质。

为了解决上述课题，在本发明中提供一种复合活性物质，其特征在于，具有活性物质、涂层和碳粒子，上述涂层在上述活性物质的表面上形成，由离子传导性氧化物构成且平均厚度小于100nm，上述碳粒子在上述活性物质的表面上形成且贯通上述涂层。

根据本发明，由于具有贯通涂层的碳粒子，所以能够形成具有良好的电子传导性的复合活性物质。另外，根据本发明，由于涂层的平均厚度非常薄，所以能够将由涂层引起的电阻增加抑制到最小限度。

在上述发明中，优选上述碳粒子在上述活性物质的表面的法线方向上的平均长度为150nm以下。这是因为碳粒子容易保持在活性物质的表面上，滑落的可能性降低。

另外，在本发明中提供一种固体电池，其具有正极活性物质层、负极活性物质层、和在上述正极活性物质层与上述负极活性物质层之间形成的固体电解质层，上述固体电池的特征在于，上述正极活性物质层和上述负极活性物质层中的至少一者含有上述的复合活性物质。

根据本发明，通过使用上述复合活性物质，能够形成电阻低的电池。

另外，在本发明中提供一种复合活性物质的制造方法，其特征在于，具有如下工序：担载工序，使碳粒子担载于活性物质的表面上，形成碳粒子担载活性物质；前体活性物质形成工序，使用涂层形成用溶液，利用流化床涂覆法，形成在构成上述碳粒子担载活性物质的上述活性物质的表面上具有前体层的前体活性物质；以及热处理工序，对上述前体层进行热处理，形成由离子传导性氧化物构成且平均厚度小于100nm的涂层。

根据本发明，通过在形成涂层之前使碳粒子担载于活性物质的表面上，能够得到活性物质与碳粒子的密合性高的复合活性物质。此外，通过使用流化床涂覆法，能够在碳粒子担载活性物质中的活性物质部分的表面上形成前体层，同时在碳粒子担载活性物质中的碳粒子部分的表面上不形成前体层。因此，能够有效地得到具备贯通涂层的碳粒子的复合活性物质。

另外，在本发明中提供一种复合活性物质的制造方法，其特征在于，具有如下工序：混合溶液形成工序，形成含有涂层形成用原料和照射过紫外线的碳粒子的混合溶液；前体活性物质形成工序，使用上述混合溶液，利用流化床涂覆法，形成在上述活性物质的表面上具有前体层和上述碳粒子的前体活性物质；以及热处理工序，对上述前体层进行热处理，形成由离子传导性氧化物构成且平均厚度小于100nm的涂层。

根据本发明，通过使用照射过紫外线的碳粒子，能够得到活性物质与碳粒子的密合性高的复合活性物质。此外，通过使用流化床涂覆法，能够在活性物质的表面上形成前体层，同时在担载于活性物质的碳粒子的表面上不形成前体层。因此，能够有效地得到具备贯通涂层的碳粒子的复合活性物质。

在上述发明中，上述碳粒子的比表面积优选为39m²/g以上。这是因为比表面积大的碳粒子的表面凹凸多，容易担载在活性物质的表面上。

本发明的复合活性物质起到具有良好的电子传导性的效果。