[发明专利]正极活性物质粒子、以及使用它的正极和全固体电池

说明书

技术领域

本发明涉及用于硫化物系全固体电池的正极活性物质粒子、以及使用它的电极和全固体电池。

背景技术

近年来，二次电池作为个人电脑、摄像机和移动电话等的电源，或者作为汽车、电力贮藏用的电源，成为了不可缺少的重要的构成要素。

在二次电池中，特别是锂离子二次电池与其他二次电池相比具有能量密度高、能够在高电压下工作的特征。因此，作为容易实现小型轻量化的二次电池而用于信息相关设备、通信设备，近年来，正在进行作为低公害车的电动汽车、混合动力汽车的高输出功率且高容量的锂离子二次电池的开发。

锂离子二次电池或锂二次电池具备正极层和负极层、以及配置在它们之间的含有锂盐的电解质，电解质由非水系的液体或固体构成。在电解质使用非水系的液体电解质时，电解液向正极层的内部浸透，因此容易形成构成正极层的正极活性物质与电解质的界面，容易提高性能。然而，由于广泛使用的电解液是可燃性的，因此需要安装抑制短路时的温度上升的安全装置、搭载用于防止短路等确保安全性的系统。与此相对，将液体电解质变成固体电解质，从而将电池全固体化的全固体电池由于在电池内不使用可燃性的有机溶剂，因此，认为实现了安全装置的简化，在制造成本、生产率方面优异，正在进行开发。

对于固体电解质层配设在正极层与负极层之间的全固体电池，由于正极活性物质和电解质为固体，电解质难以向正极活性物质的内部浸透，容易减少正极活性物质与电解质的界面。因此，在全固体电池中，通过将含有混合正极活性物质的粉末与固体电解质的粉末而得到的混合粉末的混合材料用作正极，从而增大界面的面积。

在这里，特别是作为全固体电池的固体电解质，研究了具有优异的锂离子传导性的硫化物系固体电解质，但存在锂离子在活性物质与硫化物系固体电解质的界面移动时，界面电阻容易增大的问题。这可以说是由于通过活性物质与硫化物系固体电解质反应而在活性物质的表面形成高电阻部位。如果界面电阻增加，则作为全固体电池的性能降低，因此目前公开了几种用于抑制界面电阻的增加的技术。例如，公开了通过将活性物质的表面用铌酸锂等被覆而降低界面电阻的技术（专利文献1）。

专利文献1：国际公开2007/004590号（A1）号小册子

发明内容

如上所述，为了降低活性物质与硫化物系固体电解质的界面电阻，在活性物质粒子的表面涂覆用于抑制活性物质与硫化物系固体电解质的反应的层（以下，成为反应抑制层），可以制成全固体电池的电极。

但是，明确了如下问题，即，为了制作电池而将正极活性物质和固体电解质等进行混炼和涂装时，由于将正极混合材料、固体电解质和负极混合材料进行压制时等所施加的机械能，形成于正极活性物质表面的反应抑制层容易部分剥离。图1中示出了现有技术中的对在表面形成有反应抑制层的活性物质、固体电解质和导电辅助材料等施加机械能而进行混合和压制时得到的活性物质粒子的截面示意图。

如图1所示，为了制作正极而将包含活性物质主体12和形成于其表面的反应抑制层11的活性物质粒子10与固体电解质等进行混合时、或者为了制成电池而将包含活性物质粒子10的正极混合材料层、固体电解质层和负极混合材料层进行压制时等，由于施加的机械性应力，反应抑制层11容易从活性物质主体12的表面部分性地剥离。如果反应抑制层11剥离，在其剥离的部位形成高电阻部位，从而有可能降低电池的性能，因此产生了对其进行应对的必要性。

本发明是基于上述新课题而进行的，其目的是提供在电池的制造工艺中形成于表面的反应抑制层难以剥离的正极活性物质粒子、以及利用了它的正极和全固体电池。

本发明的发明人等对形成于表面的反应抑制层难以剥离的正极活性物质进行了深入研究，发现了对在表面形成有凹凸的正极活性物质涂覆反应抑制层。

本发明是一种正极活性物质粒子，是用于包含硫化物系固体电解质的全固体电池的正极活性物质粒子，正极活性物质粒子是包含2个以上的粒子的集合体，集合体的表面涂覆有用于抑制与硫化物系固体电解质的反应的反应抑制层。

根据本发明，能够得到如下的电池，即，正极活性物质粒子为包含2个以上的粒子的集合体，由该集合体而在正极活性物质的表面形成凹凸，涂覆于正极活性物质的反应抑制层难以剥离，从而反应电阻小。

附图说明

图1是现有技术中的将在表面形成有反应抑制层的活性物质、与固体电解质、导电辅助材料等进行混合、压制等而施加机械能时得到的正极活性物质粒子的截面示意图。