全固体电池和全固体电池的制造方法与流程

本公开涉及全固体电池和全固体电池的制造方法。

背景技术：

1、全固体电池是在正极活性物质层和负极活性物质层之间具有固体电解质层的电池，与具有包含可燃性的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的优点。另外，在全固体电池中，已知利用金属锂的析出和溶解反应作为负极的反应的电池。

2、例如在日本特开2020-184513中，公开了全固体电池，其为利用金属锂的析出-溶解反应作为负极的反应的全固体电池，作为负极活性物质，包含金属锂与金属镁的β单相的合金，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。

3、另外，在日本特开2020-184407中公开了全固体电池，其在包含选自金属锂和锂合金中的至少一种的负极层与固体电解质层之间具有包含由li-m-o(m为选自mg、au、al和sn中的至少一种的金属元素)表示的复合金属氧化物的保护层。

4、另外，在日本特开2021-034199中公开了全固体电池，其为利用金属锂的析出-溶解反应作为负极的反应的全固体电池，在所述全固体电池的满充电时，依次具有负极集电体、负极层、包含li-zn-o复合金属氧化物的保护层、固体电解质层和正极层。

技术实现思路

1、从电池性能的提高的方面出发，电池的充放电效率可良好。具体地将后述，本发明人获得了如下见解：在利用金属锂的析出-溶解反应作为负极的反应的全固体电池中，如果进行放电，则li离子的扩散性降低。特别地，如果放电末期的li离子的扩散性低，则得不到充分的放电容量，充放电效率有可能降低。

2、本公开提供放电中的li离子的扩散性良好的全固体电池。

3、本公开的第一方案涉及的全固体电池是利用金属li的析出-溶解反应作为负极反应的全固体电池，具有：具有正极集电体和正极活性物质层的正极；至少具有负极集电体的负极；和在所述正极和所述负极之间配置的固体电解质层，所述负极在所述负极集电体的面上具有含有由li-mg-x表示的第一化合物的化合物层，所述负极集电体的所述面与所述固体电解质层相对，li-mg-x中的x为x元素，所述x元素为选自zn、sn、ag、al、zr、ni和p中的至少一种。

4、本公开的第一方案涉及的全固体电池中，所述x元素可为选自zn、sn和zr中的至少一种。

5、本公开的第一方案涉及的全固体电池中，所述化合物层可含有由li元素和mg元素构成的第二化合物。

6、本公开的第一方案涉及的全固体电池中，在所述第二化合物中，所述mg元素相对于所述li元素的比例可为0.01原子％以上且30原子％以下。

7、本公开的第一方案涉及的全固体电池中，在所述化合物层中，所述x元素的原子数相对于所述mg元素和所述x元素的原子数的合计的比例可为25原子％以上且50原子％以下。

8、本公开的第一方案涉及的全固体电池中，所述负极在所述化合物层与所述固体电解质层之间可具有含有由li-mg-x-o表示的复合氧化物的保护层，li-mg-x-o中的x可为所述x元素。

9、本公开的第二方案涉及的全固体电池为利用金属li的析出-溶解反应作为负极反应的全固体电池，具有：具有正极集电体和正极活性物质层的正极、至少具有负极集电体的负极、和在所述正极和所述负极之间配置的固体电解质层，所述负极在所述负极集电体的面上具有含有第三化合物的修饰层，所述第三化合物含有mg元素和x元素，所述负极集电体的所述面与所述固体电解质层相对，所述x元素为选自zn、sn、ag、al、zr、ni和p中的至少一种。

10、本公开的第三方案涉及的全固体电池的制造方法是利用金属li的析出-溶解反应作为负极反应的全固体电池的制造方法，包括：准备具有正极集电体和正极活性物质层的正极、固体电解质层、和具有负极集电体和修饰层的负极；和得到依次具有所述正极、所述固体电解质层和所述负极的层叠体，其中，所述修饰层含有第三化合物，所述第三化合物含有mg元素和x元素，所述x元素为选自zn、sn、ag、al、zr、ni和p中的至少一种。

11、本公开的第三方案涉及的全固体电池的制造方法还可进一步具有对所述层叠体初次充电。

12、在本公开中，取得如下效果：能够提供放电中的li离子的扩散性良好的全固体电池。

技术特征：

1.全固体电池，其利用金属li的析出-溶解反应作为负极反应，其特征在于，包括：具有正极集电体和正极活性物质层的正极；至少具有负极集电体的负极；和在所述正极和所述负极之间配置的固体电解质层，其中，所述负极在所述负极集电体的面上具有含有由li-mg-x表示的第一化合物的化合物层，所述负极集电体的所述面与所述固体电解质层相对，li-mg-x中的x为x元素，所述x元素为选自zn、sn、ag、al、zr、ni和p中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的全固体电池，其特征在于，所述x元素为选自zn、sn和zr中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的全固体电池，其特征在于，所述化合物层含有由li元素和mg元素构成的第二化合物。

4.根据权利要求3所述的全固体电池，其特征在于，在所述第二化合物中，所述mg元素相对于所述li元素的比例为0.01原子％以上且30原子％以下。

5.根据权利要求1所述的全固体电池，其特征在于，在所述化合物层中，所述x元素的原子数相对于mg元素和所述x元素的原子数的合计的比例为25原子％以上且50原子％以下。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的全固体电池，其特征在于，所述负极在所述化合物层与所述固体电解质层之间具有含有由li-mg-x-o表示的复合氧化物的保护层，并且li-mg-x-o中的x为所述x元素。

7.全固体电池，其利用金属li的析出-溶解反应作为负极反应，其特征在于，包括：具有正极集电体和正极活性物质层的正极；至少具有负极集电体的负极；和在所述正极和所述负极之间配置的固体电解质层，其中，所述负极在所述负极集电体的面上具有含有第三化合物的修饰层，所述第三化合物含有mg元素和x元素，所述负极集电体的所述面与所述固体电解质层相对，所述x元素为选自zn、sn、ag、al、zr、ni和p中的至少一种。

8.全固体电池的制造方法，所述全固体电池利用金属li的析出-溶解反应作为负极反应，其特征在于，包括：准备具有正极集电体和正极活性物质层的正极、固体电解质层、和具有负极集电体和修饰层的负极；和得到依次具有所述正极、所述固体电解质层和所述负极的层叠体，其中，所述修饰层含有第三化合物，所述第三化合物含有mg元素和x元素，所述x元素为选自zn、sn、ag、al、zr、ni和p中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的全固体电池的制造方法，其特征在于，还包括对所述层叠体进行初次充电。

技术总结本发明涉及全固体电池和全固体电池的制造方法。利用金属Li的析出‑溶解反应作为负极反应的全固体电池具有：具有正极集电体和正极活性物质层的正极；至少具有负极集电体的负极；和在所述正极和所述负极之间配置的固体电解质层。所述负极在与所述固体电解质层相对的所述负极集电体的面上具有含有由Li‑Mg‑X表示的第一化合物的化合物层，Li‑Mg‑X中的X为X元素，所述X元素为选自Zn、Sn、Ag、Al、Zr、Ni和P中的至少一种。技术研发人员：李西濛,松永朋也,梶田（金子）咲南,盐谷真也,朝仓亮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：2024/10/10