全固体电池及其制造方法与流程

本公开涉及全固体电池及其制造方法。

背景技术：

1、随着近年来个人电脑、摄像机和移动电话等信息关联设备、通信设备等的快速普及，作为其电源利用的电池的开发受到了重视。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的高输出且高容量的电池的开发。

2、在电池中，锂二次电池由于使用在金属中具有最大的离子化倾向的锂作为负极，因此与正极的电位差大，可获得高输出电压，在这方面受到了关注。

3、另外，全固体电池在替代包含有机溶剂的电解液而使用固体电解质作为存在于正极与负极之间的电解质的这点上受到了关注。

4、专利文献1中公开了一种电池，其特征在于，将含有选自cr、ti、w、c、ta、au、pt、mn和mo中的1种或2种以上的元素的层配置在集电箔与电极体之间。

5、专利文献2中公开了一种固体电池，其中，至少在集电体与邻接的正极和/或负极的界面处形成包含选自cr、in、sn、zn、sc、ti、v、mn、fe、co、ni、cu和w中的至少一种以上的金属元素的氧化物的金属氧化物层。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：日本特开2012-049023号公报

9、专利文献2：日本特开2009-181901号公报

技术实现思路

1、发明要解决的课题

2、在负极包含金属锂的全固体电池中，存在如下问题：即使采用了以往公知的电池的构成，全固体电池的充放电效率也低。

3、本公开鉴于上述实际情况，目的在于提供充放电效率高的全固体电池及其制造方法。

4、用于解决课题的手段

5、本公开提供全固体电池，是利用金属锂的析出-溶解反应作为负极反应的全固体电池，其特征在于，具有：包含正极层的正极、包含负极集电体和负极层的负极、和在该正极层与该负极层之间配置的固体电解质层，所述负极层包含金属锂与金属镁的β单相的合金作为负极活性物质，在所述全固体电池的满充电时，所述合金中的锂元素的元素比率为81.80原子％以上且99.97原子％以下。

6、本公开提供全固体电池的制造方法，其为上述全固体电池的制造方法，其特征在于，具有：在所述负极集电体的一面上或所述固体电解质层的一面上形成包含金属镁的金属mg层的工序；形成将所述负极集电体、所述金属mg层、所述固体电解质层和含有包含锂元素的正极活性物质的正极层依次配置而成的电池前体的工序；和对所述电池前体充电从而使所述金属mg层成为包含金属锂与金属镁的β单相的合金的li-mg合金层的工序。

7、本公开提供全固体电池的制造方法，其为上述全固体电池的制造方法，其特征在于，具有：在所述负极集电体的一面上或所述固体电解质层的一面上形成包含金属锂和金属镁的β单相的合金的li-mg合金层的工序；和依次配置所述负极集电体、所述li-mg合金层、所述固体电解质层和含有正极活性物质的正极层的工序。

8、本公开中，在上述全固体电池的制造方法中，所述合金中的锂元素的元素比率可以为96.92原子％以上且99.97原子％以下。

9、本公开中，在上述全固体电池中，所述合金中的锂元素的元素比率可以为81.80原子％以上且99.80原子％以下。

10、本公开中，在上述全固体电池的制造方法中，所述金属mg层的厚度可以为100nm～1000nm。

11、发明效果

12、本公开能够提供充放电效率高的全固体电池及其制造方法。

技术特征：

1.全固体电池，是利用金属锂的析出-溶解反应作为负极反应的全固体电池，其特征在于，具有：包含正极层的正极、包含负极集电体和负极层的负极、和在该正极层与该负极层之间配置的固体电解质层，

2.根据权利要求1所述的全固体电池，其中，所述正极层包含金属锂作为正极活性物质。

3.根据权利要求1所述的全固体电池，其中，所述固体电解质层包含含有libr和lii的li2s-p2s5系硫化物系固体电解质。

4.根据权利要求1所述的全固体电池，其中，所述满充电时是所述全固体电池的soc为100％的状态时。

5.全固体电池的制造方法，是上述权利要求1所述的全固体电池的制造方法，其特征在于，具有：

6.根据权利要求5所述的全固体电池的制造方法，其中，所述金属mg层的厚度为100nm～1000nm。

7.全固体电池的制造方法，是上述权利要求1所述的全固体电池的制造方法，其特征在于，具有：

8.权利要求1所述的全固体电池的使用方法，其特征在于，以在所述全固体电池的满充电时，所述合金中的锂元素的元素比率为81.80原子％以上且99.97原子％以下的方式进行充放电。

9.根据权利要求8所述的全固体电池的使用方法，其特征在于，以在所述全固体电池的满充电时，所述合金中的锂元素的元素比率为81.80原子％以上且96.80原子％以下的方式进行充放电。

技术总结本发明涉及全固体电池及其制造方法。目的在于提供充放电效率高的全固体电池及其制造方法。全固体电池，是利用金属锂的析出‑溶解反应作为负极反应的全固体电池，其特征在于，具有：包含正极层的正极、包含负极集电体和负极层的负极、和在该正极层与该负极层之间配置的固体电解质层，所述负极层包含金属锂与金属镁的β单相的合金作为负极活性物质，在所述全固体电池的满充电时，所述合金中的锂元素的元素比率为81.80原子％以上且99.97原子％以下。技术研发人员：李西濛,佐藤万纯,野濑雅文受保护的技术使用者：丰田自动车株式会社技术研发日：技术公布日：2024/8/5