[发明专利]固体电解质电池和正电极活性材料

说明书

技术领域

本技术涉及固体电解质电池和正电极活性材料。更具体地，本技术涉及具有利用薄膜沉积技术由薄膜制成的电池组成单元的薄膜固体电解质电池和用于该电池的正电极活性材料。

背景技术

由于利用锂离子掺杂和去掺杂的锂离子二次电池具有优良的能量密度，所以其在便携电子设备等中得以广泛应用。在这些锂离子二次电池中，就安全性和可靠性而言，利用不包含有机电解质溶液的固体电解质作为电解质的全固态锂离子二次电池的研究和开发已较为集中和超前。

作为该全固态锂离子二次电池的形式之一，薄膜锂二次电池的发展已在积极开展。作为二次电池，这些薄膜锂二次电池以如下方式被获得：构成电池的集电体、活性材料和电解质等都由薄膜制成的这一方式。构成薄膜锂二次电池的各个薄膜利用成膜方法制成，诸如利用溅射法和气相沉积法。（例如，参考非专利文献1。）

将非晶材料用作用于薄膜锂二次电池中的固体电解质，诸如Li₃PO₄用氮取代的LiPON和Li_xB₂O₃用氮取代的LiBON。（例如，参考非专利文献2。）

此外，在传统薄膜锂二次电池中，普遍采用锂过渡金属氧化物（诸如LiCoO₂、LiMn₂O₄和LiFePO₄）作为正电极活性材料，如在液态锂离子二次电池中。

引用列表

非专利文献

非专利文献1：Thin-Film lithium and lithium-ion batteries,J.B.Bates et al.:Solid State Ionics,135,33(2000)

非专利文献2：Journal of Power Sources189(2009)211-216

发明内容

本发明待解决的问题

在进行基板加热或沉积之后的后退火的情况下，薄膜固体电解质电池（诸如薄膜锂二次电池）需要使用昂贵的耐热玻璃作为基板，这因此提高了制作成本。此外，在固体电解质电池中，用作固体电解质的LiPON、LiBON等是在非晶态下起作用的材料，且由此，使这些材料退火将引起特性退化。

为此，对于正电极活性材料，优选也采用那些即使以未退火的方式也起作用的材料，而锂过渡金属氧化物（例如LiCoO₂、LiMn₂O₄和LiFePO₄）未退火时是高度非晶态，且因此其作为正电极活性材料性能上较差。更具体地，在未退火时，锂过渡金属氧化物（例如LiCoO₂、LiMn₂O₄和LiFePO₄）的离子导电率低于固体电解质（例如LiPON），且因此其作为正电极活性材料性能上较差。

因此，本技术的目的是提供一种采用在非晶态下起作用的新型正电极活性材料制成的固体电解质电池和一种在非晶态下起作用的新型正电极活性材料。

问题的解决方案

为解决上述问题，本技术提供了一种固体电解质电池，包括：正电极层，包括正电极活性材料层；负电极层；以及固体电解质层，被置于所述正电极层与所述负电极层之间，其中，所述正电极活性材料包括非晶态的硼酸锂化合物，所述硼酸锂化合物包含Li、B和从Cu、Ni、Co、Mn、Au、Ag和Pd中选出的任何元素M1以及O。

本技术提供了一种正电极活性材料，其中，包含Li、B和从Cu、Ni、Co、Mn、Au、Ag和Pd中选出的任何元素M1以及O的硼酸锂化合物具有非晶态。

在本技术中，所述正电极活性材料层包括硼酸锂化合物，所述硼酸锂化合物包含：Li，B，从Cu、Ni、Co、Mn、Au、Ag和Pd中选择的任何元素M1以及O。该非晶态的硼酸锂化合物用作正电极活性材料。

本发明的效果

根据本技术，能够提供一种采用在非晶态下起作用的新型正电极活性材料的固体电解质电池和一种在非晶态下起作用的新型正电极活性材料。

附图说明

图1A是示出根据本技术第一实施例的固体电解质电池的构造实例的示意图；

图1B是示出根据本技术第一实施例的固体电解质电池的构造实例的剖面图；

图1C是示出根据本技术第一实施例的固体电解质电池的构造实例的剖面图；

图2A是示出根据本技术第二实施例的固体电解质电池的构造实例的示意图；