本發(fā)明專利技術提供伴隨著燒結(jié)的充放電特性的降低得到抑制的電池用燒結(jié)體及其制造方法。所述電池用燒結(jié)體的特征在于，具有作為固體電解質(zhì)材料的鈉超離子導體型的磷酸化合物以及作為活性物質(zhì)材料的含有Ni和Mn中的至少一者的尖晶石型的氧化物、LiCoO2以及過渡金屬氧化物中的任一者；采用X射線衍射法對上述固體電解質(zhì)材料與上述活性物質(zhì)材料的界面進行分析時，未檢測出除上述固體電解質(zhì)材料的成分以及上述活性物質(zhì)材料的成分以外的成分。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及例如全固體鋰二次電池等中的、具有固體電解質(zhì)層和活性物質(zhì)層的層疊體、以及混合有固體電解質(zhì)和活性物質(zhì)的活性物質(zhì)層等的電池用燒結(jié)體。
技術介紹
隨著近年來電腦、攝像機和手機等信息相關設備、通信設備等的急速普及，作為其電源利用的電池的開發(fā)受到重視。另外，在汽車產(chǎn)業(yè)界等中，也在進行用于電動汽車或用于混合動力汽車的高輸出功率且高容量的電池的開發(fā)。目前，在各種電池中，從能量密度高的觀點考慮，鋰電池受到關注。目前市售的鋰電池由于使用含有可燃性有機溶劑的電解液，所以需要安裝抑制短路時的溫度上升的安全裝置，在用于防止短路的構造 材料方面需要改善。對此，將電解液變?yōu)楣腆w電解質(zhì)層而將電池全固體化而成的全固體鋰二次電池因為電池內(nèi)不使用可燃性的有機溶劑，所以認為實現(xiàn)了安全裝置的簡化、制造成本及生產(chǎn)率優(yōu)異。全固體鋰二次電池通常具有:含有正極活性物質(zhì)的正極活性物質(zhì)層、含有負極活性物質(zhì)的負極活性物質(zhì)層、以及在正極活性物質(zhì)層與負極活性物質(zhì)層之間形成的固體電解質(zhì)層。作為全固體鋰二次電池中使用的電池用燒結(jié)體及其制造方法，例如，在專利文獻I中公開了固體電解質(zhì)層中使用磷酸化合物、且活性物質(zhì)層中使用Co、N1、Mn和Fe中的至少一種金屬的氧化物的電池用燒結(jié)體及其制造方法。在專利文獻2中，公開了 一種全固體電池，其具備混合非晶質(zhì)固體電解質(zhì)和電極活性物質(zhì)并加熱煅燒而成的電極部，將通過固體電解質(zhì)材料與電極活性物質(zhì)材料的反應而電極活性物質(zhì)容量降低的溫度設為Ty、將固體電解質(zhì)材料的煅燒收縮的溫度設為Tz時，所述非晶質(zhì)固體電解質(zhì)具有Ty > Tz的關系，而且。此外，在專利文獻3中，公開了一種全固體鋰二次電池用層疊體，其具備:含有能夠放出和吸留Li離子的結(jié)晶性材料的活性物質(zhì)層、以及燒結(jié)接合于上述活性物質(zhì)層且含有具有Li離子傳導性的結(jié)晶性材料的固體電解質(zhì)層，上述層疊體采用X射線衍射法進行分析時，不會檢測出除上述活性物質(zhì)層的構成成分和上述固體電解質(zhì)層的構成成分以外的成分。此外，在非專利文獻I中，公開了使用LAGP作為固體電解質(zhì)材料、且使用TiO2作為負極活性物質(zhì)材料的層疊燒結(jié)型全固體電池。現(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本特開2008 - 251225號公報專利文獻2:日本特開2009 - 140911號公報專利文獻3:日本特開2007 - 005279號公報非專利文獻非專利文獻1:吉R充、林剛司、尾內(nèi)倍太、西田邦雄、渡邊浩一、鷹木洋“使用了氧化物系固體電解質(zhì)的層疊燒結(jié)型全固體電池的研究”，第51次電池研討會予稿集演講號1G16、平成 22 年、ρ.46
技術實現(xiàn)思路
但是，例如，在專利文獻I 3的電池用燒結(jié)體等中，伴隨著電池用燒結(jié)體等的燒結(jié)而在固體電解質(zhì)材料與活性物質(zhì)材料的界面生成異相，所以妨礙離子的遷移。因此，存在電池用燒結(jié)體等的充放電特性降低的問題。特別地，電池用燒結(jié)體的燒結(jié)溫度高時，異相的產(chǎn)生變得更加顯著，所以該問題變得嚴重。本專利技術是鑒于上述問題而完成的，其課題在于提供伴隨著燒結(jié)的充放電特性的降低得到抑制的電池用燒結(jié)體及其制造方法。為了解決上述課題，本專利技術的第I電池用燒結(jié)體的特征在于，具有:作為固體電解質(zhì)材料的鈉超離子導體(NASIC0N)型的磷酸化合物、以及作為活性物質(zhì)材料的含有Ni和Mn中的至少一者的尖晶石型的氧化物；采用X射線衍射法對上述固體電解質(zhì)材料與上述活性物質(zhì)材料的界面進行分析時，不會檢測出除上述固體電解質(zhì)材料的成分以及上述活性物質(zhì)材料的成分以外的成分。在第I電池用燒結(jié)體中，離子能夠良好地遷移。因此，能夠抑制電池用燒結(jié)體的充放電特性的降低。在本專利技術的第1電池用燒結(jié)體的一種方式中，其特征在于，上述活性物質(zhì)材料用下述通式(1)表示。 LiMlxMn2 —x04 (1)(上述通式(1)中，Ml為選自Cr、Fe、Co、Ni和Cu中的至少I種，并且X為O彡X< 2)根據(jù)該方式，離子能夠良好地遷移。因此，能夠抑制電池用燒結(jié)體的充放電特性的降低。在本專利技術的第1電池用燒結(jié)體的其他方式中，其特征在于，上述活性物質(zhì)材料為LiNi0.sMiij 504。根據(jù)該方式，如后述的實施例所記載，能夠得到伴隨著燒結(jié)的充放電特性的降低得到抑制的電池用燒結(jié)體。本專利技術的第2電池用燒結(jié)體，其特征在于，具有作為固體電解質(zhì)材料的鈉超離子導體型的磷酸化合物以及作為活性物質(zhì)材料的LiCoO2，采用X射線衍射法對上述固體電解質(zhì)材料與上述活性物質(zhì)材料的界面進行分析時，不會檢測出除上述固體電解質(zhì)材料的成分以及上述活性物質(zhì)材料的成分以外的成分。在第2電池用燒結(jié)體中，離子能夠良好地遷移。因此，能夠抑制電池用燒結(jié)體的充放電特性的降低。本專利技術的第3電池用燒結(jié)體，其特征在于，具有作為固體電解質(zhì)材料的鈉超離子導體型的磷酸化合物以及作為活性物質(zhì)材料的用下述通式(2)表示的過渡金屬氧化物，采用X射線衍射法對上述固體電解質(zhì)材料與上述活性物質(zhì)材料的界面進行分析時，不會檢測出除上述固體電解質(zhì)材料的成分以及上述活性物質(zhì)材料的成分以外的成分。M2yl0y2 (2)(上述通式(2)中，M2為除Ti以外的過渡金屬元素，且具有能采取的最大價數(shù)，O ^ y1；0 ^ y2)在第3電池用燒結(jié)體中，離子能夠良好地遷移。因此，能夠抑制電池用燒結(jié)體的充放電特性的降低。在本專利技術的第3電池用燒結(jié)體的其他方式中，其特征在于，上述活性物質(zhì)材料為Nb2O5。在本專利技術的第3電池用燒結(jié)體的其他方式中，其特征在于，上述活性物質(zhì)材料為WO3。在本專利技術的第3電池用燒結(jié)體的其他方式中，其特征在于，上述活性物質(zhì)材料為MoO30在本專利技術的第3電池用燒結(jié)體的其他方式中，其特征在于，上述活性物質(zhì)材料為Ta2O5。在本專利技術的第I 3中任一項的電池用燒結(jié)體的其他方式中，其特征在于，上述固體電解質(zhì)材料用下述通式(3 )表示。Li1 + ZM3ZM42 —z (PO4)3 (3)(上述通式(3)中，M3為選自Al、Y、Ga和In中的至少I種，M4為選自T1、Ge和Zr中的至少I種，并且z為O < z < 2)根據(jù)該方式，離子能夠良好地遷移。因此，能夠抑制電池用燒結(jié)體的充放電特性的降低。在本專利技術的第I 3中任一項的電池用燒結(jié)體的其他方式中，其特征在于，上述固體電解質(zhì)材料為Li15Altl 5Ge15 (PO4) 3。根據(jù)該方式，如后述的實施例所記載，能夠得到伴隨著燒結(jié)的充放電特性的降低得到抑制的電池用燒結(jié)體。本專利技術的第I電池用燒結(jié)體的制造方法，其特征在于，具有如下工序:中間體準備工序，準備包含作為固體電解質(zhì)材料的非晶質(zhì)磷酸化合物和鈉超離子導體型的磷酸化合物中的任一方、以及作為活性物質(zhì)材料的含有Ni和Mn中的至少一者的尖晶石型的氧化物的中間體；以及燒結(jié)工序，在采用X射線衍射法對上述固體電解質(zhì)材料與上述活性物質(zhì)材料的界面進行分析時不會檢測出除上述固體電解質(zhì)材料的成分以及上述活性物質(zhì)材料的成分以外的成分的溫度下，燒結(jié)上述中間體。在通過第I制造方法得到的電池用燒結(jié)體中，離子能夠良好地遷移。即，通過第I制造方法，能夠得到充放電特性的降低得到抑制的電池用燒結(jié)體。在本專利技術的第I電池用燒結(jié)體的制造方法的一種方式中，其特征在于，還具有預燒結(jié)工序，其通過燒結(jié)上述非晶質(zhì)磷酸化合物來得到作為上述固體電解質(zhì)材料的上述鈉超離子導體型的磷酸化合物。根據(jù)該方式，本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種電池用燒結(jié)體，其特征在于，具有：作為固體電解質(zhì)材料的鈉超離子導體型的磷酸化合物，以及作為活性物質(zhì)材料的含有Ni和Mn中的至少一者的尖晶石型的氧化物；采用X射線衍射法對所述固體電解質(zhì)材料與所述活性物質(zhì)材料的界面進行分析時，未檢測出除所述固體電解質(zhì)材料的成分以及所述活性物質(zhì)材料的成分以外的成分。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.09.28 JP 2010-2170281.一種電池用燒結(jié)體，其特征在于，具有: 作為固體電解質(zhì)材料的鈉超離子導體型的磷酸化合物，以及 作為活性物質(zhì)材料的含有Ni和Mn中的至少一者的尖晶石型的氧化物； 采用X射線衍射法對所述固體電解質(zhì)材料與所述活性物質(zhì)材料的界面進行分析時，未檢測出除所述固體電解質(zhì)材料的成分以及所述活性物質(zhì)材料的成分以外的成分。2.如權利要求1所述的電池用燒結(jié)體，其特征在于，所述活性物質(zhì)材料用下述通式(I)表不，LiMlxMn2 —x04 (I) 所述通式(I)中，Ml為選自Cr、Fe、Co、Ni和Cu中的至少I種，x為O彡x < 2。3.如權利要求1或2所述的電池用燒結(jié)體，其特征在于，所述活性物質(zhì)材料為LiNi0.sMiij 504。4.一種電池用燒結(jié)體，其特征在于，具有: 作為固體電解質(zhì)材料的鈉超離子導體型的磷酸化合物，以及 作為活性物質(zhì)材料的LiCoO2 ； 采用X射線衍射法對所述固體電解質(zhì)材料與所述活性物質(zhì)材料的界面進行分析時，未檢測出除所述固體電解質(zhì)材料的成分以及所述活性物質(zhì)材料的成分以外的成分。5.一種電池用燒結(jié)體，其特征在于，具有: 作為固體電解質(zhì)材料的鈉超 離子導體型的磷酸化合物，和 作為活性物質(zhì)材料的用下述通式(2)表示的過渡金屬氧化物； 采用X射線衍射法對所述固體電解質(zhì)材料與所述活性物質(zhì)材料的界面進行分析時，未檢測出除所述固體電解質(zhì)材料的成分以及所述活性物質(zhì)材料的成分以外的成分。M2yl0y2 (2) 所述通式(2)中，M2是除Ti以外的過渡金屬元素，而且具有能采取的最大價數(shù)，OSy1,O ( y2。6.如權利要求5所述的電池用燒結(jié)體，其特征在于，所述活性物質(zhì)材料為Nb205。7.如權利要求5所述的電池用燒結(jié)體，其特征在于，所述活性物質(zhì)材料為W03。8.如權利要求5所述的電池用燒結(jié)體，其特征在于，所述活性物質(zhì)材料為Mo03。9.如權利要求5所述的電池用燒結(jié)體，其特征在于，所述活性物質(zhì)材料為Ta205。10.如權利要求1 9中任一項所述的電池用燒結(jié)體，其特征在于，所述固體電解質(zhì)材料用下述通式(3)表示，Li1 + ZM3ZM42 —z (PO4)3 (3) 所述通式(3)中，M3為選自Al、Y、Ga和In中的至少I種，M4為選自T1、Ge和Zr中的至少I種，z為0<ζ<2。11.如權利要求1 10中任一項所述的電池用燒結(jié)體，其特征在于，所述固體電解質(zhì)材料為 Lih5Ala5Geh5 (...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：南田善隆，矢田千宏，小浜惠一，
申請(專利權)人：豐田自動車株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：日本;JP
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