[发明专利]硫化物全固体电池用负极和硫化物全固体电池

说明书

本发明涉及硫化物全固体电池用负极和硫化物全固体电池。提供在使用Si系负极活性材料的同时抑制了充电时的膨胀的硫化物全固体电池用负极以及具备该负极的硫化物全固体电池。一种硫化物全固体电池用负极，包含负极材料粒子，其特征在于，所述负极材料粒子具有：层叠部，所述层叠部具有多个Si系材料层和多个空隙层，所述Si系材料层含有选自由Si和Si合金构成的组中的至少一种Si系材料，所述Si系材料层和所述空隙层交替地层叠；和覆盖膜，所述覆盖膜以至少覆盖所述空隙层的方式覆盖所述层叠部的表面。

技术领域

本公开内容涉及硫化物全固体电池用负极和硫化物全固体电池。

背景技术

近年来，在锂离子电池的领域中，为了提高能量密度，提出了使用Si系负极活性材料代替以往广泛使用的碳系负极活性材料。

例如，在专利文献1中公开了，以抑制高容量且过充电时的温度升高为目的，在使用了电解液的锂离子二次电池中使用如下负极活性材料：将负极活性材料的主要成分设定为硅和硅氧化物，通过调节电解液中的氢氟酸量来调节硅的悬空键的末端氢化的程度，从而成为预定的吸光度。

在专利文献2中公开了，以抑制由伴随充放电的硅粒子的体积变化引起的电池特性的劣化为目的，在锂二次电池用负极构件中含有：包含其中粒子的表面被碳覆膜覆盖的硅粉末的负极活性材料粉末、特定大小的导电碳粉末、以及特定大小的导电碳纤维。

但是，Si系负极活性材料与以往广泛使用的碳系负极活性材料相比，Li嵌入时的体积变化大，因此使用了Si系负极活性材料的全固体电池存在如下问题：难以缓和由负极活性材料的膨胀收缩导致的对固体电解质的应力和应变的传播，进而由于负极活性材料的膨胀收缩而使固体电解质中产生裂纹。

于是，本发明人在专利文献3中提出了全固体电池用负极，用于具有硫化物固体电解质和负极活性材料的全固体电池，所述负极活性材料为含Si或Sn且具有碳质材料的复合粒子，Si或Sn的粒径以及负极活性材料的粒径为特定值以下，负极的空隙率在特定的范围内。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-229302号公报

专利文献2：日本特开2011-18575号公报

专利文献3：日本特开2017-54720号公报

发明内容

发明所要解决的问题

高容量的全固体电池为了抑制充电时的体积增加，有时在用约束夹具施加了约束压力的状态下使用。然而，具备包含Si系负极活性材料的负极的以往的全固体电池存在如下的问题：由于充电时的负极活性材料的膨胀，对约束夹具的压力增大，因此约束夹具的设计困难，另外，需要使用强度大的约束夹具，因此由于约束夹具大而导致在电池体系内电池以外的体积增加。

鉴于上述实际情况，本公开内容的目的在于，提供在使用Si系负极活性材料的同时抑制了充电时的膨胀的硫化物全固体电池用负极以及具备该负极的硫化物全固体电池。

用于解决问题的手段

本公开内容的硫化物全固体电池用负极包含负极材料粒子，其特征在于，

所述负极材料粒子具有：

层叠部，所述层叠部具有多个Si系材料层和多个空隙层，所述Si系材料层含有选自由Si和Si合金构成的组中的至少一种Si系材料，所述Si系材料层和所述空隙层交替地层叠；和

覆盖膜，所述覆盖膜以至少覆盖所述空隙层的方式覆盖所述层叠部的表面。

在本公开内容的硫化物全固体电池用负极中，所述覆盖膜可以含有碳质材料。