全固体电池及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种能够抑制短路的全固体电池及其制造方法。本发明专利技术采用的全固体电池，是具有正极层及负极层以及配置在正极层和负极层之间的电解质层，该电解质层具备含有硫化物固体电解质的第一固体电解质层、含有上述硫化物固体电解质的不同于第一固体电解质层的第二固体电解质层；采用的全固体电池的制造方法是，具有制作正极层的正极层制作工序、制作负极层的负极层制作工序、制作具备含有硫化物固体电解质的第一固体电解质层及含有上述硫化物固体电解质的第二固体电解质层的电解质层的电解质层制作工序、层叠正极层、电解质层及负极层，使得电解质层配置在正极层和负极层之间的层叠工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及全固体电池及其制造方法。
技术介绍
锂离子二次电池与现有的二次电池相比，能量密度高，能够以高电压进行工作。因此，作为容易实现小型轻量化的二次电池，被手机等信息设备所使用，近年来，作为电动汽车用和混合动力汽车用的需要也正在高涨。锂离子二次电池具有正极层及负极层和配置在它们之间的电解质层，作为电解质层所使用的电解质，例如，已知非水系的液体状或固体状的物质等。在使用液体状电解质(以下称为“电解液”)的情况下，电解液容易向正极层和负极层的内部渗透。因此，容易形成正极层和负极层所含有的活性物质与电解液的界面，容易提高性能。可是，因为广泛使用的电解液为可燃性，所以需要搭载用于确保安全性的系统。另一方面，当使用阻燃性的固体状电解质(以下称为“固体电解质”)时，能够简化上述系统。因此，正在推进具备含有固体电解质的层(以下称为“固体电解质层”)的方式的锂离子二次电池(以下有时称为“全固体电池”)的开发。作为与这样的锂离子二次电池相关的技术，例如，专利文献1中公开了具有含过渡金属元素的正极层、固体电解质层及含锂的负极层的全固体电池。另外，专利文献2中公开了如下的技术，即，在锂金属或含有锂的金属上形成第一无机固体电解质膜，进而在其上形成第二无机固体电解质膜的锂离子二次电池负极中，使第一无机固体电解质膜的厚度a和第二无机固体电解质膜的厚度b之比b/a大于0.5。该专利文献2中记载了如下的要点，即，第二无机固体电解质膜的组成优选为由硫化物以外的第一无机固体电解质膜所含的成分形成的组成，及通过溅射法来形成第一无机固体电解质膜和第二无机固体电解质膜。另外，专利文献3中公开了如下的技术，即，具有正极及负极和介于它们之间的固体电解质层，该固体电解质层具备：将第一固体电解质的粉末成型的粉末成形体部、在正极侧或负极侧的至少一方的表面通过气相法而沉积了第二固体电解质的表面蒸镀膜。该专利文献3中记载了如下的要点，即，第一固体电解质和第二固体电解质既可以是同种材质，也可以是不同质的材质。另外，专利文献4中公开了如下的全固体电池，即，具有至少两层以上层叠的结构，层叠的电解质的最厚的层具有含有锂离子导电性晶体的固体电解质膜。该专利文献4中记载了如下的要点，即，将不含有或仅含有少量的锂离子导电性晶体的电解质层的厚度设为50μm以下，及该电解质层因强度低，若薄时则引起电极彼此短路的可能性大，在单层的情况下，需要确保足够的厚度。现有技术文献专利文献专利文献1：特开2008-91328号公报专利文献2：特开2001-351615号公报专利文献3：特开2009-301959号公报专利文献4：特开2007-66703号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在专利文献1所公开的技术中，当出于体积能量密度的提高及电阻降低的目的而减薄固体电解质层的厚度时，就会存在在固体电解质层中容易形成孔(针孔)，容易短路这样的问题。即使为了防止短路而利用专利文献2所公开的技术使b/a＞0.5，在专利文献2所公开的技术中，因为设想使第二无机固体电解质膜所使用的固体电解质与第一无机固体电解质膜所使用的固体电解质为不同的物质，所以离子在第一无机固体电解质膜和第二无机固体电解质膜的界面移动时的电阻也容易增大。另外，如专利文献2和专利文献3所公开的那样，当利用气相生长法制作固体电解质层时，因为气相生长装置昂贵，所以制造成本容易增大，生产率也容易下降。另外，在专利文献4所公开的技术中，由于在多个固体电解质层的锂离子导电性晶体的含量上设有差别，因此离子在邻接的固体电解质层的界面上移动时的电阻容易增大。因此，本专利技术的课题在于，提供一种能够在降低电阻的同时抑制短路的全固体电池及其制造方法。用于解决课题的手段为了在降低制造成本的同时提高生产率，在使用粉末状的硫化物固体电解质制作多层结构的电解质层(例如，具有第一固体电解质层及第二固体电解质层的电解质层)的情况下，当减薄第一固体电解质层及第二固体电解质层的厚度时，就会容易分别形成针孔。但是，本专利技术人深入研究的结果发现，即使例如在第一固体电解质层及第二固体电解质层形成针孔，在将它们层叠时，形成于第一固体电解质层的针孔和形成于第二固体电解质层的针孔以贯通电解质层的厚度方向的方式连接的可能性也极低。进而，本专利技术人深入研究的结果发现，在为了降低电阻的同时又抑制短路而将减薄了厚度的电解质层制成多层结构的情况下，通过在构成电解质层的所有固体电解质层中都使用相同的硫化物固体电解质，容易降低电阻。本专利技术是基于该见解而完成的。为了解决上述课题，本专利技术采取以下方案。即，本专利技术的第一方面是一种全固体电池，其具有正极层及负极层以及配置在正极层和负极层之间的电解质层，该电解质层具备：含有硫化物固体电解质的第一固体电解质层、含有该硫化物固体电解质的不同于第一固体电解质层的第二固体电解质层。在此，“不同于第一固体电解质层的第二固体电解质层”指的是，第一固体电解质层和第二固体电解质层被分成两层而制作出的各自的层。本发明的电解质层是具备第一固体电解质层和第二固体电解质层的多层结构。通过采用在正极层和负极层之间配置第一固体电解质层及第二固体电解质层的方式，即使第一固体电解质层及第二固体电解质层分别具有针孔，各自的针孔在电解质层的厚度方向上连接的可能性也极低，因此能够抑制短路。进而，通过采用第一固体电解质层及第二固体电解质层使用相同的硫化物固体电解质的方式，与第一固体电解质层和第二固体电解质层使用不同的固体电解质的情况相比，能够降低在第一固体电解质层和第二固体电解质层的界面移动时的离子导电电阻。因此，通过采用这种方式，能够在降低全固体电池的电阻的同时抑制短路。另外，在上述本专利技术的第一方面中，硫化物固体电解质也可以是粉末状。即使将粉末状的硫化物固体电解质用于第一固体电解质层及第二固体电解质层，也能够在降低电阻的同时抑制短路。另外，在使用了粉末状的硫化物固体电解质的上述本专利技术的第一方面中，优选第一固体电解质层及/或第二固体电解质层中含有粘合剂。通过与粉末状的硫化物固体电解质一同使用粘合剂，容易在固体电解质层内均匀地配置粉末状的硫化物固体电解质。因此，通过使第一固体电解质层及第二固体电解质层中的任一方或双方含有粉末状的硫化物固体电解质及粘合剂，容易抑制短路。另外，在使用粉末状的硫化物固体电解质的上述本专利技术的第一方面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全固体电池，其具有正极层及负极层以及配置在所述正极层和所述负极层之间的电解质层，所述电解质层具备：含有硫化物固体电解质的第一固体电解质层、含有所述硫化物固体电解质的不同于所述第一固体电解质层的第二固体电解质层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种全固体电池，其具有正极层及负极层以及配置在所述正极层
和所述负极层之间的电解质层，
所述电解质层具备：
含有硫化物固体电解质的第一固体电解质层、
含有所述硫化物固体电解质的不同于所述第一固体电解质层的第二
固体电解质层。
2.如权利要求1所述的全固体电池，其中，所述硫化物固体电解质
为粉末状。
3.如权利要求2所述的全固体电池，其中，所述第一固体电解质层
及/或所述第二固体电解质层含有粘合剂。
4.如权利要求2或3所述的全固体电池，其中，在设所述硫化物固
体电解质的平均粒径D50为X、所述电解质层的厚度为Y时，X/Y≦0.5。
5.一种全固体电池的制造方法，其具有：
制作正极层的正极层制作工序、
制作负极层的负极层制作工序、
...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤和仁，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP