[发明专利]固体电解质层、二次电池用电极层和全固体二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及具有挠性且抑制了离子传导性的降低的固体电解质层。

背景技术

在各种电池中，具有轻量且高输出功率·高能量密度这样的优点的锂电池大多用作小型移动电子设备、移动信息终端等的电源，支持现在的信息化社会。另外，锂电池也作为电动汽车、混合动力汽车的电源而受到关注，要求进一步的高能量密度化、安全性提高和大型化。

现在市售的锂电池由于使用包含可燃性的有机溶剂的电解液，需要抑制短路时的温度上升的安全装置的安装、用于防止短路的结构?材料方面的改善。与此相对，认为将电解液变成固体电解质层、并将电池全固体化的锂电池由于在电池内不使用可燃性的有机溶剂，实现了安全装置的简化，制造成本、生产率优异。

在这样的全固体锂电池的领域中，已知通过将硫化物固体电解质材料用于固体电解质层、电极层，能够提高全固体锂电池的Li离子传导性。

另一方面，有向固体电解质层、电极层添加作为粘结材料的聚合物的尝试。通过添加聚合物，能够对层赋予挠性，能够提高加工性、成型性。例如，在专利文献1中公开了将氢化丁二烯橡胶（HBR）用作粘结材料、作为硫化物固体电解质材料而使用了0.5Li₂S-0.5P₂S₅的固体电解质层和电极层。另外，在专利文献2中公开了含有氢化嵌段共聚物的氢吸留合金电极用粘结剂。

专利文献1:日本专利第3655443号

专利文献2:日本特开平6-60882号公报

发明内容

以往，已知虽然通过粘结材料的添加，能够对固体电解质层或电极层赋予挠性，但是粘结材料通常不具有离子传导性，因此固体电解质层或电极层的离子传导性降低，要求兼顾挠性与离子传导性的维持。

本发明是鉴于上述实际情况而进行的，主要目的是提供具有挠性、并抑制了离子传导性的降低的固体电解质层。

为了解决上述课题，在本发明中提供一种固体电解质层，其特征在于，含有实质上不具有桥连硫的硫化物固体电解质材料和粘结上述硫化物固体电解质材料的支链型聚合物。

根据本发明，通过使用实质上不具有桥连硫的硫化物固体电解质材料和支链型聚合物，能够形成具有挠性、并抑制了离子传导性（例如，Li离子传导性）的降低的固体电解质层。

在上述发明中，优选上述支链型聚合物为氢化聚合物。这是因为能够抑制固体电解质层的电阻增加。

在上述发明中，优选上述硫化物固体电解质材料为Li₂S-P₂S₅材料。这是因为能够形成Li离子传导性优异的硫化物固体电解质材料。

在上述发明中，优选以摩尔换算计，上述Li₂S-P₂S₅材料中的Li₂S和P₂S₅的比例在Li₂S：P₂S₅＝72：28～78：22的范围内。这是因为能够形成桥连硫更少的硫化物固体电解质材料。

另外，在本发明中提供二次电池用电极层，其特征在于，含有活性物质、实质上不具有桥连硫的硫化物固体电解质材料、和粘结上述活性物质与上述硫化物固体电解质材料的支链型聚合物。

根据本发明，通过使用实质上不具有桥连硫的硫化物固体电解质材料和支链型聚合物，能够形成具有挠性且抑制了离子传导性（例如，Li离子传导性）的降低的二次电池用电极层。

在上述发明中，优选上述支链型聚合物为氢化聚合物。这是因为能够抑制二次电池用电极层的电阻增加和容量降低。

在上述发明中，优选上述硫化物固体电解质材料为Li₂S-P₂S₅材料。这是因为能够形成Li离子传导性优异的硫化物固体电解质材料。

在上述发明中，优选以摩尔换算计，上述Li₂S-P₂S₅材料中的Li₂S和P₂S₅的比例在Li₂S：P₂S₅＝72：28～78：22的范围内。这是因为能够形成桥连硫更少的硫化物固体电解质材料。