硫化物全固体电池制造技术

本发明专利技术涉及硫化物全固体电池。本发明专利技术的目的在于，提供能够抑制硫化氢的产生并且降低电池电阻的硫化物全固体电池。一种硫化物全固体电池，其为具备包含正极层的正极、包含负极层的负极、以及配置在该正极层与该负极层之间的固体电解质层的硫化物全固体电池，其特征在于，所述硫化物全固体电池具有复合导电材料，所述复合导电材料包含碱性材料和具有孔隙的导电材料，所述碱性材料被包含在所述导电材料的孔隙内，并且所述复合导电材料被包含在选自由所述正极层和所述负极层构成的组中的至少一种层中。

Sulfide all solid state battery

【技术实现步骤摘要】
硫化物全固体电池
本公开涉及硫化物全固体电池。
技术介绍
随着近年来的个人电脑、摄像机以及手机等信息相关设备、通信设备等的快速普及，用作其电源的电池的开发受到重视。另外，在汽车产业界等中，也在进行电动汽车用或混合动力汽车用高输出功率且高容量的电池的开发。在全固体电池中，全固体锂离子电池在利用伴随锂离子迁移的电池反应因此能量密度高这一点，另外，作为夹设在正极与负极之间的电解质、使用固体电解质代替包含有机溶剂的电解液这一点受到关注。在专利文献1中记载了通过在硫化物类固体电解质电池中包含碱性材料来抑制该硫化物类固体电解质电池的硫化氢的产生。在专利文献2中公开了包含KOH-ZrO2类固体电解质或KOH-LDH类固体电解质的二次电池用电解质膜。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011-165650号公报专利文献2：日本特开2015-111531号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题虽然通过使硫化物全固体电池含有KOH等碱性材料能够抑制硫化氢的产生，但是存在电池电阻因碱性材料而上升的问题。本公开鉴于上述实际情况，其目的在于，提供能够抑制硫化氢的产生并且降低电池电阻的硫化物全固体电池。用于解决问题的手段本公开提供一种硫化物全固体电池，具备包含正极层的正极、包含负极层的负极、以及配置在该正极层与该负极层之间的固体电解质层，其特征在于，所述硫化物全固体电池具有复合导电材料，所述复合导电材料包含碱性材料和具有孔隙的导电材料，所述碱性材料被包含在所述导电材料的孔隙内，并且所述复合导电材料被包含在选自由所述正极层和所述负极层构成的组中的至少一种层中。在本公开的硫化物全固体电池中，所述碱性材料可以为选自由Na2CO3、Li2CO3、K2CO3、NaHCO3、LiHCO3、KHCO3、NaOH、LiOH、KOH、Ca(OH)2、Mg(OH)2、Mn(OH)2、Sr(OH)2、Fe(OH)2、Fe(OH)3、Zn(OH)2、Ba(OH)2、Cu(OH)2、La(OH)3、以及Al(OH)3构成的组中的至少一种。在本公开的硫化物全固体电池中，所述导电材料可以为选自由科琴黑和碳纳米管构成的组中的至少一种。在本公开的硫化物全固体电池中，所述导电材料可以为科琴黑，并且所述碱性材料可以为KOH。在本公开的硫化物全固体电池中，所述正极层可以包含所述复合导电材料，并且在将该正极层的总质量设为100质量％时，所述正极层中包含的所述复合导电材料的含量可以为0.5质量％以上且4质量％以下。在本公开的硫化物全固体电池中，在将该复合导电材料的总质量设为100质量％时，所述复合导电材料中包含的所述碱性材料的含量可以为1质量％以上且60质量％以下。专利技术效果本公开能够提供能够抑制硫化氢的产生并且降低电池电阻的硫化物全固体电池。附图说明图1为表示本公开的硫化物全固体电池的一例的剖视示意图。附图标记11固体电解质层12正极层13负极层14正极集电器15负极集电器16正极17负极100硫化物全固体电池具体实施方式本公开提供一种硫化物全固体电池，具备包含正极层的正极、包含负极层的负极、以及配置在该正极层与该负极层之间的固体电解质层，其特征在于，所述硫化物全固体电池具有复合导电材料，所述复合导电材料包含碱性材料和具有孔隙的导电材料，所述碱性材料被包含在所述导电材料的孔隙内，并且所述复合导电材料被包含在选自由所述正极层和所述负极层构成的组中的至少一种层中。硫化物全固体电池通过所使用的硫化物类固体电解质与大气中的水分接触而产生硫化氢。作为抑制硫化氢的产生的现有技术，可以列举：从硫化物类固体电解质的组成中减少硫的含量、除去硫化物类固体电解质中的容易产生硫化氢的杂质成分、形成具有稳定骨架的硫化物类固体电解质、通过在硫化物全固体电池内添加硫化氢吸收剂等添加剂来吸收硫化氢等。但是，这些方法与硫化物类固体电解质的离子传导性等性能以及电池的输出功率等性能呈折衷关系。例如，添加剂能够吸收硫化氢，但是由于在电极内作为离子、电子的阻挡物而起作用，因此使电池性能降低。本研究者发现，通过将在导电材料的孔隙内含有碱性材料的复合导电材料添加到硫化物全固体电池中，能够抑制来自硫化物全固体电池的硫化氢的产生，并且与不在导电材料的孔隙内含有碱性材料而在硫化物全固体电池中简单地添加碱性材料的情况相比，能够抑制该硫化物全固体电池的电阻的上升。使具有孔隙的碳粒子等导电材料中内含氢氧化钾等碱性材料而制成复合导电材料。将该复合导电材料配置在硫化物全固体电池的电极层内或其周围，作为导电材料且硫化氢吸收剂使用。水分接近复合导电材料时，复合导电材料中的碱性材料与水反应而成为碱性水溶液。由于硫化氢容易溶解于该碱性溶液中，因此能够消除或延迟来自电极层的硫化氢的产生。作为结果，复合导电材料能够在不降低硫化物类固体电解质的离子传导性、硫化物全固体电池的电池性能的情况下吸收硫化氢，能够抑制作为电极层或电池的硫化氢的产生量。因此，在现有技术中，由添加剂的添加而抑制硫化氢的产生与电池性能存在折衷关系，但是根据本公开，能够在不降低电池性能的情况下减少硫化氢的产生量。另外，通过导电材料具有孔隙，该导电材料与不具有孔隙的导电材料相比，表面积大，因此能够提高硫化物全固体电池的导电性(电子传导性)。复合导电材料包含碱性材料和具有孔隙的导电材料。对于复合导电材料中包含的碱性材料的含量而言，从抑制来自硫化物全固体电池的硫化氢的产生的观点以及容易操作的观点考虑，在将该复合导电材料的总质量设为100质量％时，下限可以为1质量％以上，可以为30质量％以上，也可以为40质量％以上，上限可以为60质量％以下。作为将碱性材料填充到导电材料的孔隙内的方法，例如可以列举溅射法、蒸镀法、水溶液法等。导电材料的孔径没有特别限制，从将碱性材料容易地填充到孔隙内的观点考虑，下限可以为10nm以上，也可以为20nm以上，上限可以为50nm以下，也可以小于50nm，也可以为40nm以下。导电材料的孔径可以通过透射型电子显微镜(TEM)进行观测。另外，具有孔隙的导电材料的孔隙率没有特别限制，从将所期望的量的碱性材料填充到导电材料中的观点考虑，可以为1％～60％，也可以为30％～60％。作为具有孔隙的导电材料，可以为选自由科琴黑、碳纳米管(CNT)、以及碳纳米纤维(CNF)构成的组中的至少一种碳材料，其中，从操作性容易的方面考虑，优选科琴黑。碳纳米管和碳纳米纤维可以为气相生长碳纤维(VGCF)。导电材料的形状没有特别限制，从操作容易的方面考虑，优选为粒子状。导电材料的形状为粒子状时的粒子的平均粒径没有特别限制，从降低电池电阻的观点考虑，下限可以为0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硫化物全固体电池，具备包含正极层的正极、包含负极层的负极、以及配置在所述正极层与所述负极层之间的固体电解质层，其特征在于，/n所述硫化物全固体电池具有复合导电材料，所述复合导电材料包含碱性材料和具有孔隙的导电材料，/n所述碱性材料被包含在所述导电材料的孔隙内，并且/n所述复合导电材料被包含在选自由所述正极层和所述负极层构成的组中的至少一种层中。/n

【技术特征摘要】
20181016 JP 2018-1950251.一种硫化物全固体电池，具备包含正极层的正极、包含负极层的负极、以及配置在所述正极层与所述负极层之间的固体电解质层，其特征在于，
所述硫化物全固体电池具有复合导电材料，所述复合导电材料包含碱性材料和具有孔隙的导电材料，
所述碱性材料被包含在所述导电材料的孔隙内，并且
所述复合导电材料被包含在选自由所述正极层和所述负极层构成的组中的至少一种层中。


2.如权利要求1所述的硫化物全固体电池，其中，
所述碱性材料为选自由Na2CO3、Li2CO3、K2CO3、NaHCO3、LiHCO3、KHCO3、NaOH、LiOH、KOH、Ca(OH)2、Mg(OH)2、Mn(OH)2、Sr(OH)2、Fe(OH)2、Fe(OH)3、Zn(OH)2、Ba(OH)2、Cu(OH)2...

【专利技术属性】
技术研发人员：长田尚己，
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