[发明专利]全固体电池和全固体电池的制造方法

说明书

本发明涉及全固体电池(100)和全固体电池(100)的制造方法。全固体电池(100)具备正极层(20)、负极层(30)和固体电解质层(40)，所述正极层(20)具有：正极集电体(6)、至少包含含有非金属的导电剂且形成在正极集电体(6)上的正极接合层(4)、以及至少包含正极活性物质(2)和固体电解质(1)且形成在正极接合层(4)上的正极合剂层(21)，所述负极层(30)具有负极集电体(7)、以及至少包含负极活性物质(3)和固体电解质(1)的负极合剂层(31)，所述固体电解质层(40)配置在正极合剂层(21)与负极合剂层(31)之间且包含固体电解质(1)，正极合剂层(21)所含的粘结剂的浓度为100ppm以下，正极合剂层(21)所含的溶剂的浓度为50ppm以下。

技术领域

本申请涉及正极层、负极层、固体电解质层、使用了其的全固体电池和全固体电池的制造方法。

背景技术

近年来，由于个人电脑和移动电话等电子设备的轻量化和无绳化等而要求开发出能够反复使用的二次电池。作为二次电池，有镍镉电池、镍氢电池、铅蓄电池和锂离子电池等。这些之中，锂离子电池因具有轻量、高电压和高能量密度之类的特征而备受关注。

锂离子电池由正极层、负极层和配置在它们之间的电解质构成，电解质使用例如使六氟化磷酸锂等支持盐溶解于有机溶剂而成的电解液或固体电解质。当今，广泛普及的锂离子电池因使用包含有机溶剂的电解液而呈现可燃性。因此，需要用于确保锂离子电池安全性的材料、结构和系统。对此可以认为：通过使用不燃性的固体电解质作为电解质，可期待能够简化上述材料、结构和系统，能够实现能量密度的增加、制造成本的降低和生产率的提高。以下，将使用了固体电解质的锂离子电池称为“全固体电池”。

固体电解质可大致分为有机固体电解质和无机固体电解质。有机固体电解质在25℃下的离子传导度为10^-6S/cm左右。与电解液的离子传导度为10^-3S/cm左右的情况相比，有机固体电解质的离子传导度极低。因此，使用了有机固体电解质的全固体电池难以在25℃的环境中工作。作为无机固体电解质，存在氧化物系固体电解质和硫化物系固体电解质。它们的离子传导度为10^-410^-3S/cm左右，离子传导度较高。氧化物系固体电解质的晶界电阻大。因而，作为降低晶界电阻的手段，研究了粉体的烧结和薄膜化。然而，在进行了烧结的情况下，因高温下的处理而导致正极或负极的构成元素与固体电解质的构成元素相互扩散。因此，难以获得充分的特性。因此，使用了氧化物系固体电解质的全固体电池的薄膜化研究成为主流。另一方面，与氧化物系固体电解质相比，硫化物系固体电解质的晶界电阻小。因此，仅通过粉体的压缩成型即可获得良好的特性，因此在近年来积极地进行了研究。

涂布型全固体电池由形成在包含金属箔的集电体上且包含正极活性物质、固体电解质和粘结剂的正极合剂层；形成在包含金属箔的集电体上且包含负极活性物质、固体电解质和粘结剂的负极合剂层；以及配置在正极层与负极层之间且包含固体电解质的固体电解质层构成。涂布型全固体电池经由使用有机溶剂将正极合剂层和负极合剂层的各材料进行浆料化，并在金属箔上成膜的工序来制作。制作涂布型全固体电池后残留的有机溶剂会使正极合剂层和负极合剂层所含的固体电解质发生变质，由此离子传导度降低，使全固体电池的电池特性降低。

为了解决该问题，专利文献1公开了在正极合剂层和负极合剂层中实质上不含有机溶剂的全固体电池。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-125260号公报

发明内容