[发明专利]全固体电池及其制造方法

说明书

本发明涉及全固体电池及其制造方法，全固体电池(100)具有正极集电体(6)、包含正极活性物质(3)和固体电解质(1)的正极层(20)、包含固体电解质(2)的固体电解质层(10)、包含负极活性物质(4)和固体电解质(5)的负极层(30)、以及负极集电体(7)依次层叠而成的结构。固体电解质(2)由第1材料(21)和比第1材料(21)的离子电导率低的第2材料(22)形成。第1材料(21)由第1粒子(40)形成，第1粒子(40)的表面的至少一部分被覆有第2材料(22)。

技术领域

本发明涉及全固体电池及其制造方法，特别涉及使用了正极层、负极层和固体电解质层的全固体电池及其制造方法。

背景技术

近年来，由于电脑、便携电话等电子设备的轻量化、无线化等，要求开发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、锂离子电池等。这些之中，锂离子电池由于具有轻量、高电压、高能量密度的特征，而备受关注。

在电动汽车或混合动力汽车这些汽车领域中，高电池容量的二次电池的开发也受到重视，锂离子电池的需求有增加的倾向。

锂离子电池由正极层、负极层和配置于它们之间的电解质构成，电解质中，使用例如使六氟磷酸锂等支持电解质溶于有机溶剂的电解液或固体电解质。现在，广泛普及的锂离子电池使用包含有机溶剂的电解液，因此是可燃性的。因此，需要用于确保锂离子电池的安全性的材料、结构和系统。与此相对，通过使用不可燃性的固体电解质作为电解质，期待能够简化上述材料、结构和系统，认为能够实现增加能量密度、降低制造成本、提高生产率。以下，将使用固体电解质的锂离子电池等使用固体电解质的电池称为“全固体电池”。

固体电解质能够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℃下离子电导率为10^-6S/cm左右，与电解液的离子电导率为10^-3S/cm左右相比，离子电导率极低。因此，难以使使用有机固体电解质的全固体电池在25℃的环境下工作。作为无机固体电解质，通常为氧化物系固体电解质、硫化物系固体电解质、卤化物系固体电解质。它们的离子电导率为10^-4～10^-3S/cm左右，离子电导率较高。因此，在面向大尺寸化、高容量化的全固体电池的开发中，近年来正在积极进行使用了硫化物系固体电解质等的能够大尺寸化的全固体电池的研究。

例如，专利文献1中，公开了一种形成填充率高的固体电解质层的方法，其中，构成全固体电池的固体电解质层的固体电解质的粒子间的空隙被填充。专利文献1中记载的方法中，通过使用大小两种粒径的电解质粒子作为构成固体电解质层的电解质粒子，在大粒子间的空隙内填充小粒子。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-157084号公报

发明内容

本发明的一个方案涉及的全固体电池具有正极集电体、包含正极活性物质和第1固体电解质的正极层、包含第3固体电解质的固体电解质层、包含负极活性物质和第2固体电解质的负极层、以及负极集电体依次层叠而成的结构，上述第3固体电解质由第1材料和比上述第1材料的离子电导率低的第2材料形成，上述第1材料包含第1粒子，上述第1粒子的表面的至少一部分被覆有上述第2材料。

附图说明

图1是表示实施方式中的全固体电池的截面的示意图。

图2是用于说明实施方式中的全固体电池的制造方法的截面示意图。

图3是表示实施方式中的第1粒子与第2粒子的混合行为的示意图。

图4是表示比较例1和实施例1中使用的评价样品的截面的示意图。

图5是用于说明比较例1中的评价样品中的枝晶的产生状态的示意图。