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全固體電池和全固體電池的制造方法與流程

文檔序號:41216008發布日期:2025-03-11 13:44閱讀:45來源:國知局

本公開涉及全固體電池和全固體電池的制造方法。


背景技術:

1、全固體電池是在正極活性物質層和負極活性物質層之間具有固體電解質層的電池,與具有包含可燃性的有機溶劑的電解液的液系電池相比,具有容易實現安全裝置的簡化的優點。另外,在全固體電池的領域中,已知利用金屬鋰的析出溶解反應作為負極反應的電池。

2、例如,專利文獻1中公開了一種全固體電池,其為利用金屬鋰的析出溶解反應作為負極反應的全固體電池,依次具有負極集電體、包含球狀碳材料和樹脂的li吸留層、包含可與鋰合金化的金屬m的金屬m層、固體電解質層、和正極層,金屬m層的厚度為30nm以上且5μm以下。

3、現有技術文獻

4、專利文獻

5、專利文獻1:日本特開2021-89814號公報


技術實現思路

1、發明要解決的課題

2、在利用金屬鋰的析出溶解反應作為負極反應的全固體電池中,通常,在制作全固體電池時,沒有設置一般的負極活性物質層(含有吸留釋放li的負極活性物質粒子的層),而是通過初次充電,形成負極活性物質層(含有li的層),具有容易實現制造工序的簡化、容易提高能量密度的優點。另一方面,從提高能量密度和提高電池性能的觀點出發,需要兼顧電池結構的簡化和循環特性的提高的全固體電池。

3、本公開鑒于上述實際情況而完成,主要目的在于提供一種兼顧電池結構的簡化和循環特性的提高的全固體電池。

4、用于解決課題的手段

5、[1]全固體電池,是利用金屬鋰的析出溶解反應作為負極反應的全固體電池,在厚度方向上依次具有負極集電體、固體電解質層和正極活性物質層,所述固體電解質層含有第一硫化物固體電解質和第二硫化物固體電解質,所述第一硫化物固體電解質是在循環伏安法測定中在0.3v(vs?li/li+)以上且1.0v(vs?li/li+)以下具有還原反應的峰的硫化物固體電解質,并且含有m元素(m為sn、al、zn、in、ge、si、sb、ga和bi的至少一種),所述第二硫化物固體電解質是在循環伏安法測定中在0.3v(vs?li/li+)以上且1.0v(vs?li/li+)以下不具有還原反應的峰的硫化物固體電解質,在所述固體電解質層中,相對于所述第一硫化物固體電解質和所述第二硫化物固體電解質的合計,所述第一硫化物固體電解質的比例為大于0重量%且35重量%以下。

6、[2]根據[1]所述的全固體電池,其中,在所述固體電解質層中,相對于所述第一硫化物固體電解質和所述第二硫化物固體電解質的合計,所述第一硫化物固體電解質的比例為3重量%以上且30重量%以下。

7、[3]根據[1]或[2]所述的全固體電池,其中,所述第一硫化物固體電解質含有li元素、所述m元素和s元素。

8、[4]根據[1]至[3]中任一項所述的全固體電池,其中,所述第一硫化物固體電解質具有sn元素作為所述m元素。

9、[5]根據[1]至[3]中任一項所述的全固體電池,其中,所述第一硫化物固體電解質具有al元素作為所述m元素。

10、[6]根據[1]至[3]中任一項所述的全固體電池,其中,所述第一硫化物固體電解質具有zn元素作為所述m元素。

11、[7]根據[1]至[3]中任一項所述的全固體電池,其中,所述第一硫化物固體電解質具有in元素作為所述m元素。

12、[8]根據[1]至[7]中任一項所述的全固體電池,其中,所述第一硫化物固體電解質含有p元素。

13、[9]根據[1]至[8]中任一項所述的全固體電池,其中,所述第一硫化物固體電解質具有lgps型晶相。

14、[10]根據[1]至[9]中任一項所述的全固體電池,其中,所述第二硫化物固體電解質含有li元素、p元素和s元素。

15、[11]根據[1]至[10]中任一項所述的全固體電池,其中,所述全固體電池在所述負極集電體和所述固體電解質層之間具有含有mg的mg層。

16、[12]根據[1]至[11]中任一項所述的全固體電池,其中,所述全固體電池在所述負極集電體和所述固體電解質層之間不具有含有負極活性物質粒子的負極活性物質層。

17、[13]根據[1]至[12]中任一項所述的全固體電池,其中,所述全固體電池在所述負極集電體和所述固體電解質層之間具有含有li和所述m的保護層。

18、[14]全固體電池的制造方法,具有:準備工序,其中,準備在厚度方向上依次具有負極集電體、固體電解質層和正極活性物質層的初次充電前的全固體電池;和充電工序,其中,對于所述初次充電前的全固體電池進行充電,所述固體電解質層含有第一硫化物固體電解質和第二硫化物固體電解質,所述第一硫化物固體電解質是在循環伏安法測定中在0.3v(vs?li/li+)以上且1.0v(vs?li/li+)以下具有還原反應的峰的硫化物固體電解質,并且含有m元素(m為sn、al、zn、in、ge、si、sb、ga和bi的至少一種),所述第二硫化物固體電解質是在循環伏安法測定中在0.3v(vs?li/li+)以上且1.0v(vs?li/li+)以下不具有還原反應的峰的硫化物固體電解質,在所述固體電解質層中,相對于所述第一硫化物固體電解質和所述第二硫化物固體電解質的合計,所述第一硫化物固體電解質的比例為大于0重量%且35重量%以下,采用所述充電工序,在所述負極集電體和所述固體電解質層之間形成含有li和所述m的保護層。

19、發明的效果

20、本公開的全固體電池取得能夠兼顧電池結構的簡化和循環特性的提高的效果。



技術特征:

1.全固體電池,是利用金屬鋰的析出溶解反應作為負極反應的全固體電池,在厚度方向上依次具有負極集電體、固體電解質層和正極活性物質層,所述固體電解質層含有第一硫化物固體電解質和第二硫化物固體電解質,

2.根據權利要求1所述的全固體電池,其中,在所述固體電解質層中,相對于所述第一硫化物固體電解質和所述第二硫化物固體電解質的合計,所述第一硫化物固體電解質的比例為3重量%以上且30重量%以下。

3.根據權利要求1所述的全固體電池,其中,所述第一硫化物固體電解質含有li元素、所述m元素和s元素。

4.根據權利要求1所述的全固體電池,其中,所述第一硫化物固體電解質具有sn元素作為所述m元素。

5.根據權利要求1所述的全固體電池,其中,所述第一硫化物固體電解質具有al元素作為所述m元素。

6.根據權利要求1所述的全固體電池,其中,所述第一硫化物固體電解質具有zn元素作為所述m元素。

7.根據權利要求1所述的全固體電池,其中,所述第一硫化物固體電解質具有in元素作為所述m元素。

8.根據權利要求1所述的全固體電池,其中,所述第一硫化物固體電解質含有p元素。

9.根據權利要求1所述的全固體電池,其中,所述第一硫化物固體電解質具有lgps型晶相。

10.根據權利要求1所述的全固體電池,其中,所述第二硫化物固體電解質含有li元素、p元素和s元素。

11.根據權利要求1所述的全固體電池,其中,所述全固體電池在所述負極集電體和所述固體電解質層之間具有含有mg的mg層。

12.根據權利要求1所述的全固體電池,其中,所述全固體電池在所述負極集電體和所述固體電解質層之間不具有含有負極活性物質粒子的負極活性物質層。

13.根據權利要求1所述的全固體電池,其中,所述全固體電池在所述負極集電體和所述固體電解質層之間具有含有li和所述m的保護層。

14.全固體電池的制造方法,所述制造方法具有:


技術總結
本發明涉及全固體電池和全固體電池的制造方法。主要目的在于提供兼顧電池結構的簡化和循環特性的提高的全固體電池。全固體電池,其在厚度方向上依次具有負極集電體、固體電解質層和正極活性物質層,固體電解質層含有第一硫化物固體電解質和第二硫化物固體電解質,第一硫化物固體電解質在循環伏安法測定中在0.3V(vs?Li/Li<supgt;+</supgt;)以上且1.0V(vs?Li/Li<supgt;+</supgt;)以下具有還原反應的峰并且含有M元素(M為Sn、Al、Zn、In、Ge、Si、Sb、Ga和Bi的至少一種),第二硫化物固體電解質在循環伏安法測定中在0.3V(vs?Li/Li<supgt;+</supgt;)以上且1.0V(vs?Li/Li<supgt;+</supgt;)以下不具有還原反應的峰,相對于第一和第二硫化物固體電解質的合計,第一硫化物固體電解質的比例為大于0重量%且35重量%以下。

技術研發人員:鹽谷真也,朝倉亮,金子咲南
受保護的技術使用者:豐田自動車株式會社
技術研發日:
技術公布日:2025/3/10
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