制造全固体电池的方法技术

本发明专利技术涉及制造全固体电池的方法。制造全固体电池的方法，包括：将包含失活锂的含失活锂的负极活性物质层(4)、全固体电池用固体电解质层(3)和全固体电池用正极活性物质层(2)层叠，使得将全固体电池用固体电解质层配置在含失活锂的负极活性物质层和全固体电池用正极活性物质层之间的层叠步骤。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制造全固体电池的方法。专利技术背景目前，在各种电池中，从获得高能量密度的观点出发，锂离子电池受到了关注。在锂离子电池中，特别是其中用固体电解质替代电解液的全固体电池受到了关注。其原因如下。不同于其中使用电解液的二次电池，在全固体电池中不使用电解液。因此，例如，不发生由过充电引起的电解液的分解，且循环耐久性和能量密度高。已知的是，在对全固体电池充电和放电的情况下，放电容量低于充电容量，即，产生不可逆容量。其原因是，例如，归因于由充电和放电引起的负极活性物质的膨胀和收缩，在负极活性物质和固体电解质等之间产生空隙。作为解决该问题的方法，日本专利申请公开第2010-238484号(JP2010-238484A)公开了一种通过在初始充电后再次压制全固体电池来减小空隙的体积的方法。现有技术中制造全固体电池的方法的实例包括在日本专利申请公开第2015-008073号(JP2015-008073A)和日本专利申请公开第2014-216131号(JP2014-216131A)中公开的方法。
技术实现思路
本专利技术人发现，在全固体电池中产生不可逆容量，不仅因为归因于由充电和放电引起的负极活性物质的膨胀和收缩而在负极活性物质和固体电解质等之间产生空隙，而且还因为在充电和放电期间一些锂离子与负极活性物质层的材料反应并失活，使得在接下来的充电和放电中在正极和负极之间移动的锂离子的总量减少。本专利技术人发现，通过采取针对上述锂离子失活的措施，能够减少不可逆容量。本专利技术提供了制造其中不可逆容量减少了的全固体电池的方法。根据本专利技术的一方面，提供一种制造全固体电池的方法，该方法包括：将包含失活锂的含失活锂的负极活性物质层、全固体电池用固体电解质层和全固体电池用正极活性物质层层叠，使得将所述全固体电池用固体电解质层配置在所述含失活锂的负极活性物质层和所述全固体电池用正极活性物质层之间的层叠步骤。在所述层叠步骤中，可将第一层叠体和第二层叠体层叠，使得将第一固体电解质层和第二固体电解质层彼此接合以形成所述全固体电池用固体电解质层，所述第一层叠体具有其中层叠了所述含失活锂的负极活性物质层和所述第一固体电解质层的结构，且所述第二层叠体具有其中层叠了所述全固体电池用正极活性物质层和所述第二固体电解质层的结构。在所述层叠步骤中，可将所述第一层叠体、接合用固体电解质层和所述第二层叠体层叠，使得所述第一固体电解质层、所述接合用固体电解质层和所述第二固体电解质层彼此接合以形成所述全固体电池用固体电解质层，并随后可压制所述全固体电池用固体电解质层。该方法可进一步包括：通过将不含失活锂的负极活性物质层、锂供给用固体电解质层和锂供给用正极活性物质层按该顺序层叠以装配临时全固体电池的装配步骤；在所述装配步骤之后，对所述临时全固体电池充电以向所述不含失活锂的负极活性物质层供给锂，使得将所述不含失活锂的负极活性物质层转变为所述含失活锂的负极活性物质层的充电步骤；和在所述充电步骤之后，从所述临时全固体电池除去所述锂供给用正极活性物质层以获得包括所述锂供给用固体电解质层作为所述第一固体电解质层的第一层叠体的除去步骤，或者在所述充电步骤之后，从所述临时全固体电池除去包括所述锂供给用正极活性物质层和所述锂供给用固体电解质层的第三层叠体，以获得所述含失活锂的负极活性物质层的除去步骤。在所述除去步骤后，可在装配另一个临时全固体电池的装配步骤中，再次使用除去的锂供给用正极活性物质层或除去的包括所述锂供给用正极活性物质层和所述锂供给用固体电解质层的第三层叠体。该方法可进一步包括在所述充电步骤之后，对所述临时全固体电池放电的放电步骤。可多次交替重复所述充电步骤和所述放电步骤。可对处于所述含失活锂的负极活性物质层还包含非失活锂的状态下的所述临时全固体电池进行所述除去步骤。所述不含失活锂的负极活性物质层可包含硅粒子作为负极活性物质，并且可在所述含失活锂的负极活性物质层中的硅粒子的充电量为264mAh/g或更高、且所述含失活锂的负极活性物质层的锂存储容量高于所述全固体电池用正极活性物质层的锂释放容量的状态下进行所述除去步骤。在所述充电步骤中，可从所述锂供给用正极活性物质层向所述不含失活锂的负极活性物质层供给多于能从所述全固体电池用正极活性物质层供给的锂量的锂量。该方法可进一步包括在所述除去步骤之后，压制所述含失活锂的负极活性物质层或所述第一层叠体的压制步骤。所述全固体电池用固体电解质层的固体电解质可以为硫化物固体电解质。所述含失活锂的负极活性物质层可包含碳负极活性物质或金属负极活性物质。所述含失活锂的负极活性物质层可包含硅粒子作为负极活性物质。根据本专利技术，可提供制造不可逆容量减少了的全固体电池的方法。附图说明以下，将参考附图描述本专利技术的示例性实施方案的特征、优点及技术和产业重要性，其中相同的编号表示相同的部件，且其中：图1A是示出使用根据本专利技术的实施方案的制造方法所制造的全固体电池的具体实例的图；图1B是示出使用根据本实施方案的制造方法所制造的全固体电池的具体实例的图；图1C是示出使用根据本实施方案的制造方法所制造的全固体电池的具体实例的图；图2A是示出用于说明本实施方案的原理的全固体电池的示意图；图2B是示出用于说明本实施方案的原理的全固体电池的示意图；图2C是示出用于说明本实施方案的原理的全固体电池的示意图；图3A是示出根据本实施方案的制造方法的步骤的具体实例的图；图3B是示出根据本实施方案的制造方法的步骤的具体实例的图；图3C是示出根据本实施方案的制造方法的步骤的具体实例的图；和图3D是示出根据本实施方案的制造方法的步骤的具体实例的图。具体实施方案以下，将详细描述本专利技术的实施方案。本专利技术不限于以下的实施方案，且可在本专利技术的范围内做出多种改变。本实施方案是一种制造全固体电池的方法，该方法包括：将包含失活锂的含失活锂的负极活性物质层、全固体电池用固体电解质层和全固体电池用正极活性物质层层叠，使得将全固体电池用固体电解质层配置在含失活锂的负极活性物质层和全固体电池用正极活性物质层之间的层叠步骤。尽管本专利技术不受限于原理，但推断本实施方案的原理如下。已知的是，由于在固体电解质和集电体之间发生了化学反应，或者由于归因于由充电和放电引起的正极活性物质和负极活性物质的膨胀和收缩而在正极活性物质及负极活性物质与固体电解质之间产生空隙，因此全固体电池的容量下降。本专利技术人发现，电池容量下降的原因之一在于，在对全固体电池充电和放电的情况下，通过与负极活性物质层的材料进行化学反应，从正极活性物质释放出的一些锂离子转变为失活锂。将使用图2A至2C描述该机理。在对全固体电池充电之前，全固体电池的正极活性物质层21包含能作为锂离子释放的锂24(参见图2A)。在对全固体电池充电时，存储在正极活性物质中的锂从该正极活性物质中作为锂离子被释放，通过固体电解质层22向负极活性物质层23移动，并存储在负极活性物质中(参见图2B)。相反地，在对全固体电池放电时，负极活性物质中的锂从该负极活性物质中作为锂离子被释放，向正极活性物质层移动，并存储在正极活性物质中。此处，在对全固体电池充电的情况下，通过与负极活性物质层的材料进行化学反应，负极活性物质中存储的一些锂离子转变为失活锂27。在接下来的充电中，该失活锂27本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造全固体电池的方法，该方法包括：将包含失活锂的含失活锂的负极活性物质层、全固体电池用固体电解质层和全固体电池用正极活性物质层层叠，使得将所述全固体电池用固体电解质层配置在所述含失活锂的负极活性物质层和所述全固体电池用正极活性物质层之间的层叠步骤。

【技术特征摘要】
2015.09.14 JP 2015-1811061.制造全固体电池的方法，该方法包括：将包含失活锂的含失活锂的负极活性物质层、全固体电池用固体电解质层和全固体电池用正极活性物质层层叠，使得将所述全固体电池用固体电解质层配置在所述含失活锂的负极活性物质层和所述全固体电池用正极活性物质层之间的层叠步骤。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述层叠步骤中，将第一层叠体和第二层叠体层叠，使得将第一固体电解质层和第二固体电解质层彼此接合以形成所述全固体电池用固体电解质层，所述第一层叠体具有其中层叠了所述含失活锂的负极活性物质层和所述第一固体电解质层的结构，且所述第二层叠体具有其中层叠了所述全固体电池用正极活性物质层和所述第二固体电解质层的结构。3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述层叠步骤中，将所述第一层叠体、接合用固体电解质层和所述第二层叠体层叠，使得所述第一固体电解质层、所述接合用固体电解质层和所述第二固体电解质层彼此接合以形成所述全固体电池用固体电解质层，并随后压制所述全固体电池用固体电解质层。4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，进一步包括：通过将不含失活锂的负极活性物质层、锂供给用固体电解质层和锂供给用正极活性物质层按该顺序层叠以装配临时全固体电池的装配步骤；在所述装配步骤之后，对所述临时全固体电池充电以向所述不含失活锂的负极活性物质层供给锂，使得将所述不含失活锂的负极活性物质层转变为所述含失活锂的负极活性物质层的充电步骤；和在所述充电步骤之后，从所述临时全固体电池除去所述锂供给用正极活性物质层以获得包括所述锂供给用固体电解质层作为所述第一固体电解质层的第一层叠体的除去步骤，或者在所述充电步骤之后，从所述临时全固体电池除去所述锂供给用正极活性物质层和...

【专利技术属性】
技术研发人员：大森敬介，长谷川元，芳贺健吾，大泷光俊，尾濑德洋，小坂大地，穗积正人，
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