[发明专利]全固体电池

说明书

一种全固体电池1a，其具备电极体10，所述电极体通过在上下方向上依次层叠含有正极活性物质和固体电解质的正极层2、由固体电解质构成的电解质层4、以及含有负极活性物质和固体电解质的负极层3而形成，其中，正极活性物质是以化学式Li₂Fe_(1‑x)M_xP_(2‑y)A_yO₇表示的化合物，作为化学式中的M，至少含有Ti、V、Cr、Ni、Co中的任一种金属，并且作为A，至少含有B、C、Al、Si、Ga、Ge中的任一种元素，化学式中的x为0.8＜x≤1，化学式中的y为0≤y≤0.07，负极活性物质是以化学式TiO₂表示的锐钛矿型氧化钛。

技术领域

本发明涉及全固体电池。

背景技术

锂二次电池，以能量密度高而著称于各种二次电池。但是，广泛使用的锂二次电池，其电解质使用的是可燃性的有机电解液。因此，在锂二次电池中，与其他电池相比，对漏液、短路、过充电等方面的安全对策要求更为严格。因此，近年来，对使用氧化物系或硫化物系的固体电解质作为电解质的全固体电池进行了积极的研究和开发。固体电解质，是以固体中能够进行离子传导的离子传导体为主体而构成的材料，原理上不会发生如以往的锂二次电池那样的、由可燃性的有机电解液引起的各种问题。而且，一般的全固体电池具有在层状的正极(正极层)与层状的负极(负极层)之间夹持着层状的固体电解质(电解质层)而形成的一体化烧结体(以下也称为层叠电极体)上形成集电体的结构。

上述层叠电极体，例如可以使用公知的生片(green sheet)法来制作。以下示出使用生片法制造层叠电极体的制作方法的一个示例：首先将含有正极活性物质和固体电解质的浆状正极层材料、含有负极活性物质和固体电解质的浆状负极层材料、以及含有固体电解质的浆状电解质层材料分别成形为片状生片，将由正极层材料构成的生片(以下也称为正极层片)和由负极层材料构成的生片(以下也称为负极层片)夹持由电解质层材料构成的生片(以下也称为电解质层片)而得到的层叠体进行压合，并将该压合后的层叠体进行锻烧。由此，完成作为烧结体的层叠电极体。另外，全固体电池的基本制造方法例如记载在以下的专利文献1中。此外，在以下的专利文献2中，记载有使用刮刀(doctor blade)法制作的芯片型全固体电池。

电极活性物质，可以使用在以往的锂二次电池中所使用的材料。此外，由于全固体电池不使用可燃性的电解液，因此能够得到更高的电位差、能量密度高的电极活性物质也正在研究中。例如，专利文献3记载了一种通过基于第一原理计算的模拟而能量密度极高的、以化学式Li₂Fe_(1-x)M_xP₂O₇表示的正极活性物质。此外，专利文献4中也记载了能量密度极高、以化学式Li₂MP_(2-x)A_xO₇表示的锂二次电池用正极活性物质。

作为固体电解质，可使用以通式Li_aX_bY_cP_dO_e表示的、NASICON型氧化物系的固体电解质。作为该NASICON型氧化物系的固体电解质，以下的非专利文献1中记载的Li_1.5Al_0.5Ge_1.5(PO₄)₃(以下，也称为LAGP)广为人知。另外，以下的非专利文献2中，记载了全固体电池的概要。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2009-206094号公报

专利文献2：特开2017-182945号公报

专利文献3：特开2014-194846号公报

专利文献4：特许第5312969号公报