全固体电池制造技术

本发明专利技术涉及全固体电池。【课题】本公开的主要目的在于，提供在即使不赋予约束压力或赋予低约束压力的情况下，容量维持率也良好的全固体电池。【解决手段】本公开通过提供如下的全固体电池来解决上述课题，该全固体电池是依次层叠有正极层、固体电解质层和负极层的全固体电池，其中，上述负极层含有具有硅包合物II型晶相的负极活性物质，上述全固体电池在层叠方向上被赋予0MPa以上且小于5MPa的约束压力，上述负极活性物质的比表面积为8m2/g以上且17m2/g以下。以下。以下。

【技术实现步骤摘要】
全固体电池


[0001]本公开涉及全固体电池。

技术介绍

[0002]全固体电池是在正极层和负极层之间具有固体电解质层的电池，与具有包含可燃性有机溶剂的电解液的液系电池相比，具有容易实现安全装置的简化这样的优点。另外，作为用于全固体电池的活性物质，已知有Si系活性物质。例如，在专利文献1中，公开了使用含Si活性物质作为负极活性物质的全固体电池。在专利文献2中，公开了包合晶格(包接格子)包括硅和碳原子的包合物(clathrate)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开2017
‑
112029号公报
[0006]专利文献1：日本特开平09
‑
194206号公报

技术实现思路

[0007]专利技术所要解决的课题
[0008]Si的理论容量大，对于电池的高能量密度化而言是有效的。另一方面，Si的充放电时的体积变化大，使用Si的电极层和电池的充放电时的体积变化大。若充放电时的体积变化大，则离子传导路径和电子传导路径容易被切断，全固体电池的容量维持率容易下降。为了确保离子传导路径和电子传导路径，设想赋予高的约束压力，但为了赋予约束压力，需要约束夹具，为了赋予高的约束压力，需要大型的约束夹具。
[0009]本公开鉴于上述实际情况而完成，主要目的在于，提供在即使不赋予约束压力或赋予低约束压力的情况下，容量维持率也良好的全固体电池。
[0010]用于解决课题的手段
[0011]在本公开中，提供如下的全固体电池，该全固体电池是依次层叠有正极层、固体电解质层和负极层的全固体电池，其中，上述负极层含有具有硅包合物II型晶相的负极活性物质，上述全固体电池在层叠方向上被赋予0MPa以上且小于5MPa的约束压力，上述负极活性物质的比表面积为8m2/g以上且17m2/g以下。
[0012]根据本公开，通过使用具有硅包合物II型晶相的负极活性物质、使比表面积为规定的范围，从而制成在即使不赋予约束压力或赋予低约束压力的情况下，容量维持率也良好的全固体电池。
[0013]在上述公开中，上述约束压力可以为2.5MPa以下。
[0014]在上述公开中，上述比表面积可以为9.1m2/g以上且15.1m2/g以下。
[0015]在上述公开中，上述全固体电池可以不具有赋予上述约束压力的约束夹具。
[0016]在上述公开中，在对上述负极活性物质进行使用CuKα射线的X射线衍射测定时，可在2θ＝20.09
°±
0.50
°
、31.72
°±
0.50
°
的位置观测到峰。
[0017]专利技术效果
[0018]本公开取得如下效果：能够提供在即使不赋予约束压力或赋予低约束压力的情况下，容量维持率也良好的全固体电池。
附图说明
[0019]图1为说明Si的晶相的概要立体图。
[0020]图2为示出本公开中的全固体电池的一例的概要截面图。
[0021]附图标记说明
[0022]1···
正极层
[0023]2···
固体电解质层
[0024]3···
负极层
[0025]4···
正极集电体
[0026]5···
负极集电体
[0027]6···
电池壳体
[0028]10
···
全固体电池
具体实施方式
[0029]以下，对本公开中的全固体电池进行详细说明。
[0030]本公开中的全固体电池是将正极层、固体电解质层和负极层依次层叠的全固体电池，其中，上述负极层含有具有硅包合物II型晶相的负极活性物质，上述全固体电池在层叠方向上被赋予0MPa以上且小于5MPa的约束压力，上述负极活性物质的比表面积为8m2/g以上且17m2/g以下。
[0031]根据本公开，通过使用具有硅包合物II型晶相的负极活性物质、使比表面积为规定的范围，从而制成在即使不赋予约束压力或赋予低约束压力的情况下，容量维持率也良好的全固体电池。
[0032]如上所述，作为理论容量大的负极活性物质，已知有Si。通常的Si具有金刚石型晶相。如图1(a)所示，在金刚石型的Si晶相中，由多个Si元素形成四面体。四面体在内部不具有能够包容Li离子等金属离子的空间，因此容易发生由充放电所致的体积变化。
[0033]另一方面，在本公开中，使用具有硅包合物II型晶相的负极活性物质。如图1(b)所示，在硅包合物II型晶相中，由多个Si元素形成包括五边形或六边形的多面体(笼)。该多面体在内部具有能够包容Li离子等金属离子的空间。通过金属离子插入该空间，能够抑制由充放电所致的体积变化。
[0034]进而，在本公开中，通过使用具有硅包合物II型晶相的负极活性物质并使比表面积为规定的范围，从而在即使不赋予约束压力或赋予低约束压力的情况下，也得到良好的容量维持率。如上所述，通过使用具有硅包合物II型晶相的负极活性物质，能够抑制充放电所致的体积变化。另一方面，即使单纯地使用这样的负极活性物质，也得不到良好的容量维持率。特别是，在不赋予约束压力或赋予低约束压力的情况下，难以得到良好的容量维持率。
[0035]因此，本专利技术人着眼于负极层中的负极活性物质的分散状态。例如，在负极层中的
负极活性物质的分散状态不良时，有可能电池反应变得不均匀(产生反应偏差)、负极活性物质具备的体积变化抑制功能无法充分地发挥。本专利技术人为了使负极层中的负极活性物质的分散状态良好而着眼于负极活性物质的比表面积，将其比表面积设为规定的范围。其结果，确认了在即使不赋予约束压力或赋予低约束压力的情况下，也得到良好的容量维持率。
[0036]特别地，在后述的实施例中，即使不赋予约束压力，也能够实现与赋予了约束压力5MPa时同等的容量维持率。作为通常的全固体电池的约束压力，约束压力5MPa相当于比较低的压力，但也相当于500t/m2的负荷。赋予了这样的约束压力的情形和没有赋予约束压力的情形能够实现同等的容量维持率，可以说是显著的效果。进而，本公开中的全固体电池具有不需要设置大型的约束夹具、能够实现全固体电池的结构的简化这样的优点。
[0037]1.约束压力和比表面积
[0038]本公开中的全固体电池在层叠方向上被赋予0MPa以上且小于5MPa的约束压力。约束压力能够使用后述的约束夹具来赋予。在此，“0MPa的约束压力”意味着没有赋予约束压力。作为约束压力为0MPa的情形的例子，可举出全固体电池不具有约束夹具的情形、全固体电池具有约束夹具但没有赋予约束压力的情形、使层压电芯(laminated cell)内部为真空从而进行利用大气压的约束的情形等。
[0039]约束压力可以为0MPa，也可以为大于0MPa。在后者的情况下，约束压力例如为0.1MPa以上，可以为0.5MPa以上。另一方面，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.全固体电池，是依次层叠有正极层、固体电解质层和负极层的全固体电池，其中，上述负极层含有具有硅包合物II型晶相的负极活性物质，上述全固体电池在层叠方向上被赋予0MPa以上且小于5MPa的约束压力，上述负极活性物质的比表面积为8m2/g以上且17m2/g以下。2.根据权利要求1所述的全固体电池，其中，上述约束压力为2.5MPa以下。3.根据权利要求1或2所述的全固体电池，其中，上述比表面积为9.1m2/g以上且15.1m2...

【专利技术属性】
技术研发人员：大泷光俊，吉田淳，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：