[发明专利]固体电池用线条正极、固体电池以及它们的制造方法

说明书

不降低能量密度，而实现即使只进行3分钟左右的快速充电也可充电至100％的固体电池。本发明提供一种用于此的固体电池用线条正极、具有所述固体电池用线条正极的固体电池、所述固体电池用线条正极的制造方法、以及具有所述固体电池用线条正极的固体电池的制造方法。将构成固体电池的正极的结构设为丝状结构，制成在具有导电性的正极线条体的表面具备含有正极活性物质的正极活性物质层，进而在其外侧具有含有电解质的正极电解质层的固体电池用线条正极，并制成对所述固体电池用线条正极与具有丝状结构的固体电池用线条负极进行层叠而成的固体电池。

技术领域

本发明涉及一种固体电池用线条正极、固体电池、固体电池用线条正极的制造方法，以及固体电池的制造方法。

背景技术

以往，作为具有高能量密度的二次电池，锂离子二次电池广泛普及。锂离子二次电池具有在正极与负极之间存在隔膜、填充有液体电解质(电解液)的结构。

锂离子二次电池的电解液通常是可燃性的有机溶剂，尤其是存在针对热的安全性成为问题的情况。因此，也提出了一种使用无机系的固体电解质代替有机系的液体电解质的固体电池(参照专利文献1)。

固体二次电池在正极与负极之间具有固体或凝胶状的电解质层以作为电解质层。利用固体电解质的固体电池与使用电解液的电池相比，能够解决热的问题，并且通过层叠而提高电压，进而也能够应对紧密化的要求。

这种锂离子二次电池虽然通过充放电反复使用，但在此需要进一步缩短锂离子二次电池的充电时间。目前，电动汽车的充电时间在普通充电下需要8小时左右，即使在快速充电的情况下也需要30分钟左右。

另外，近年来，随着使用设备的消耗能量的增加，渴望锂离子二次电池进一步的高能量密度化。并且，以增加锂离子二次电池的单位体积容量为目的，提出了使用纤维形状的正极及负极的蓄电装置(参照专利文献2)。

在专利文献2中，通过将在具有导电性的纤维的表面形成了特定的正极活性物质包膜的纤维正极与包括具有导电性的纤维的纤维负极组合，而获得电池性能飞跃提高的蓄电装置。

在此，在固体电池中，对电池性能产生最大影响的因素是正极活性物质与正极电解质层的接触界面。另一方面，在负极中，由于负极活性物质与电解质的接触界面容易形成，因此不会成为问题。关于正极中的接触界面，例如，也已知有通过在正极活性物质的表面包覆固体电解质，预先形成接触界面，来抑制电池性能下降的方法。

但是，在专利文献2所记载的利用纤维电极的蓄电装置中，在活性物质上包覆固体电解质的是负极，关于正极没有任何记载。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2000-106154号公报

[专利文献2]国际公开第2011/007548号手册

发明内容

[发明所要解决的问题]

本发明人们以利用与汽油供油时间相同程度的时间，将锂离子二次电池充电至100％为目标进行了研究。并且，作为缩短锂离子二次电池的充电时间的方法之一，着眼于缩短锂离子传导时间。

锂离子二次电池的锂离子传导时间与锂离子传导电阻和锂离子浓度扩散引起的扩散电阻有关。并且，判明：在锂离子传导电阻与锂离子扩散电阻中，后者的电阻大，为了实现快速充电，减小锂离子扩散电阻是更有效果的。

在此，为了降低锂离子扩散电阻，缩短锂离子移动的距离即正极与负极的距离即可。根据本发明人们的计算，判明：例如为了以与汽油供油时间相同程度的3分钟来实现100％的充电，在为电解质为固体或凝胶状的固体电池的情况下，需要使锂离子移动的距离为3.4μm以下。