[发明专利]锂二次电池

说明书

本发明提供一种锂二次电池，其为正极层、陶瓷隔板以及负极层彼此结合的一体烧结体板类型的电池，并且，能够兼具较高的成品率和优异的电池性能。该锂二次电池具备：正极层，其由锂复合氧化物烧结体构成；负极层，其由含钛烧结体构成；陶瓷隔板；电解液；以及外装体，其具备密闭空间，在该密闭空间内收纳有正极层、负极层、陶瓷隔板以及电解液，正极层、陶瓷隔板以及负极层彼此结合，陶瓷隔板由MgO及玻璃构成，对负极层与陶瓷隔板的界面进行截面观察的情况下，构成负极层与陶瓷隔板的界面的玻璃粒子所占有的区域之中，在与界面平行的方向上具有1μm以上的长度的玻璃粒子所占有的区域的比例为3～80％。

技术领域

本发明涉及锂二次电池。

背景技术

需要充电的各种器件中广泛利用锂二次电池。在现有的许多锂二次电池中，采用将包含正极活性物质、导电助剂、粘合剂等在内的正极合剂涂布并使其干燥而制作出来的粉末分散型的正极(所谓的涂布电极)。

通常，粉末分散型的正极包含比较大量(例如10重量％左右)的无助于容量的成分(粘合剂、导电助剂)，因此，作为正极活性物质的锂复合氧化物的填充密度会降低。由此，粉末分散型的正极在容量、充放电效率方面存在较大的改善余地。因此，尝试着通过利用锂复合氧化物烧结体板来构成正极或正极活性物质层而改善容量、充放电效率。在这种情况下，由于正极或正极活性物质层中不含有粘合剂、导电助剂，所以锂复合氧化物的填充密度会提高，期待由此得到高容量、良好的充放电效率。例如，专利文献1(日本特许第5587052号公报)中公开一种锂二次电池的正极，其具备：正极集电体、以及借助导电性接合层而与正极集电体接合的正极活性物质层。该正极活性物质层包括：厚度为30μm以上、空隙率为3～30％、开口气孔比率为70％以上的锂复合氧化物烧结体板。另外，专利文献2(国际公开第2017/146088号)中公开如下内容，即，作为具备固体电解质的锂二次电池的正极，使用了取向烧结体板，该取向烧结体板包含由钴酸锂(LiCoO₂)等锂复合氧化物构成的多个一次粒子，多个一次粒子相对于正极板的板面以超过0°且30°以下的平均取向角度进行取向。

另一方面，还提出了作为负极使用含钛烧结体板。例如，专利文献3(日本特开2015－185337号公报)中公开了正极或负极使用钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)烧结体的锂二次电池。不过，该锂二次电池为在正极与负极之间具备固体电解质层的全固体电池，而不是使用非水系电解液的二次电池。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5587052号公报

专利文献2：国际公开第2017/146088号

专利文献3：日本特开2015－185337号公报

发明内容

近年来，希望有呈小型薄型、高容量且高输出的锂二次电池。因此，期待高容量及良好的充放电效率，从而考虑将锂复合氧化物烧结体板用于正极。根据同样的理由，还考虑将含钛烧结体板用于负极。然而，如果使用这些烧结体板、即陶瓷正极板及陶瓷负极板而实际制作锂二次电池，则无法得到期待程度的容量。就这一点而言，根据本发明的发明人的见解，采用正极层、陶瓷隔板以及负极层整体形成1个一体烧结体板的构成，由此能够提供具有高放电容量且充放电循环性能也优异的锂二次电池。尽管如此，该一体烧结体板类型的电池制造时的成品率容易降低，因此，存在难以兼具较高的成品率和优异的电池性能(例如输出性能)的问题。

最近，本发明的发明人得到如下见解，即，在正极层、陶瓷隔板以及负极层彼此结合的一体烧结体板类型的锂二次电池的基础上，利用MgO及玻璃构成陶瓷隔板，且控制负极层与陶瓷隔板的界面处的长度1μm以上的玻璃粒子的占有比例，由此能够提供可兼具较高的成品率和优异的电池性能的锂二次电池。