本公開(kāi)涉及全固體電池和全固體電池的制造方法。

背景技術(shù)：

1、全固體電池是在正極活性物質(zhì)層和負(fù)極活性物質(zhì)層之間具有固體電解質(zhì)層的電池，與具有包含可燃性的有機(jī)溶劑的電解液的液系電池相比，具有容易實(shí)現(xiàn)安全裝置的簡(jiǎn)化的優(yōu)點(diǎn)。另外，在全固體電池中，已知利用金屬鋰的析出和溶解反應(yīng)作為負(fù)極的反應(yīng)的電池。

2、例如在日本特開(kāi)2020-184513中，公開(kāi)了全固體電池，其為利用金屬鋰的析出-溶解反應(yīng)作為負(fù)極的反應(yīng)的全固體電池，作為負(fù)極活性物質(zhì)，包含金屬鋰與金屬鎂的β單相的合金，在所述全固體電池的滿充電時(shí)，所述合金中的鋰元素的元素比率為81.80原子％以上且99.97原子％以下。

3、另外，在日本特開(kāi)2020-184407中公開(kāi)了全固體電池，其在包含選自金屬鋰和鋰合金中的至少一種的負(fù)極層與固體電解質(zhì)層之間具有包含由li-m-o(m為選自mg、au、al和sn中的至少一種的金屬元素)表示的復(fù)合金屬氧化物的保護(hù)層。

4、另外，在日本特開(kāi)2021-034199中公開(kāi)了全固體電池，其為利用金屬鋰的析出-溶解反應(yīng)作為負(fù)極的反應(yīng)的全固體電池，在所述全固體電池的滿充電時(shí)，依次具有負(fù)極集電體、負(fù)極層、包含li-zn-o復(fù)合金屬氧化物的保護(hù)層、固體電解質(zhì)層和正極層。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、從電池性能的提高的方面出發(fā)，電池的充放電效率可良好。具體地將后述，本發(fā)明人獲得了如下見(jiàn)解：在利用金屬鋰的析出-溶解反應(yīng)作為負(fù)極的反應(yīng)的全固體電池中，如果進(jìn)行放電，則li離子的擴(kuò)散性降低。特別地，如果放電末期的li離子的擴(kuò)散性低，則得不到充分的放電容量，充放電效率有可能降低。

2、本公開(kāi)提供放電中的li離子的擴(kuò)散性良好的全固體電池。

3、本公開(kāi)的第一方案涉及的全固體電池是利用金屬li的析出-溶解反應(yīng)作為負(fù)極反應(yīng)的全固體電池，具有：具有正極集電體和正極活性物質(zhì)層的正極；至少具有負(fù)極集電體的負(fù)極；和在所述正極和所述負(fù)極之間配置的固體電解質(zhì)層，所述負(fù)極在所述負(fù)極集電體的面上具有含有由li-mg-x表示的第一化合物的化合物層，所述負(fù)極集電體的所述面與所述固體電解質(zhì)層相對(duì)，li-mg-x中的x為x元素，所述x元素為選自zn、sn、ag、al、zr、ni和p中的至少一種。

4、本公開(kāi)的第一方案涉及的全固體電池中，所述x元素可為選自zn、sn和zr中的至少一種。

5、本公開(kāi)的第一方案涉及的全固體電池中，所述化合物層可含有由li元素和mg元素構(gòu)成的第二化合物。

6、本公開(kāi)的第一方案涉及的全固體電池中，在所述第二化合物中，所述mg元素相對(duì)于所述li元素的比例可為0.01原子％以上且30原子％以下。

7、本公開(kāi)的第一方案涉及的全固體電池中，在所述化合物層中，所述x元素的原子數(shù)相對(duì)于所述mg元素和所述x元素的原子數(shù)的合計(jì)的比例可為25原子％以上且50原子％以下。

8、本公開(kāi)的第一方案涉及的全固體電池中，所述負(fù)極在所述化合物層與所述固體電解質(zhì)層之間可具有含有由li-mg-x-o表示的復(fù)合氧化物的保護(hù)層，li-mg-x-o中的x可為所述x元素。

9、本公開(kāi)的第二方案涉及的全固體電池為利用金屬li的析出-溶解反應(yīng)作為負(fù)極反應(yīng)的全固體電池，具有：具有正極集電體和正極活性物質(zhì)層的正極、至少具有負(fù)極集電體的負(fù)極、和在所述正極和所述負(fù)極之間配置的固體電解質(zhì)層，所述負(fù)極在所述負(fù)極集電體的面上具有含有第三化合物的修飾層，所述第三化合物含有mg元素和x元素，所述負(fù)極集電體的所述面與所述固體電解質(zhì)層相對(duì)，所述x元素為選自zn、sn、ag、al、zr、ni和p中的至少一種。

10、本公開(kāi)的第三方案涉及的全固體電池的制造方法是利用金屬li的析出-溶解反應(yīng)作為負(fù)極反應(yīng)的全固體電池的制造方法，包括：準(zhǔn)備具有正極集電體和正極活性物質(zhì)層的正極、固體電解質(zhì)層、和具有負(fù)極集電體和修飾層的負(fù)極；和得到依次具有所述正極、所述固體電解質(zhì)層和所述負(fù)極的層疊體，其中，所述修飾層含有第三化合物，所述第三化合物含有mg元素和x元素，所述x元素為選自zn、sn、ag、al、zr、ni和p中的至少一種。

11、本公開(kāi)的第三方案涉及的全固體電池的制造方法還可進(jìn)一步具有對(duì)所述層疊體初次充電。

12、在本公開(kāi)中，取得如下效果：能夠提供放電中的li離子的擴(kuò)散性良好的全固體電池。

技術(shù)特征：

1.全固體電池，其利用金屬li的析出-溶解反應(yīng)作為負(fù)極反應(yīng)，其特征在于，包括：具有正極集電體和正極活性物質(zhì)層的正極；至少具有負(fù)極集電體的負(fù)極；和在所述正極和所述負(fù)極之間配置的固體電解質(zhì)層，其中，所述負(fù)極在所述負(fù)極集電體的面上具有含有由li-mg-x表示的第一化合物的化合物層，所述負(fù)極集電體的所述面與所述固體電解質(zhì)層相對(duì)，li-mg-x中的x為x元素，所述x元素為選自zn、sn、ag、al、zr、ni和p中的至少一種。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固體電池，其特征在于，所述x元素為選自zn、sn和zr中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固體電池，其特征在于，所述化合物層含有由li元素和mg元素構(gòu)成的第二化合物。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全固體電池，其特征在于，在所述第二化合物中，所述mg元素相對(duì)于所述li元素的比例為0.01原子％以上且30原子％以下。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固體電池，其特征在于，在所述化合物層中，所述x元素的原子數(shù)相對(duì)于mg元素和所述x元素的原子數(shù)的合計(jì)的比例為25原子％以上且50原子％以下。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的全固體電池，其特征在于，所述負(fù)極在所述化合物層與所述固體電解質(zhì)層之間具有含有由li-mg-x-o表示的復(fù)合氧化物的保護(hù)層，并且li-mg-x-o中的x為所述x元素。

7.全固體電池，其利用金屬li的析出-溶解反應(yīng)作為負(fù)極反應(yīng)，其特征在于，包括：具有正極集電體和正極活性物質(zhì)層的正極；至少具有負(fù)極集電體的負(fù)極；和在所述正極和所述負(fù)極之間配置的固體電解質(zhì)層，其中，所述負(fù)極在所述負(fù)極集電體的面上具有含有第三化合物的修飾層，所述第三化合物含有mg元素和x元素，所述負(fù)極集電體的所述面與所述固體電解質(zhì)層相對(duì)，所述x元素為選自zn、sn、ag、al、zr、ni和p中的至少一種。

8.全固體電池的制造方法，所述全固體電池利用金屬li的析出-溶解反應(yīng)作為負(fù)極反應(yīng)，其特征在于，包括：準(zhǔn)備具有正極集電體和正極活性物質(zhì)層的正極、固體電解質(zhì)層、和具有負(fù)極集電體和修飾層的負(fù)極；和得到依次具有所述正極、所述固體電解質(zhì)層和所述負(fù)極的層疊體，其中，所述修飾層含有第三化合物，所述第三化合物含有mg元素和x元素，所述x元素為選自zn、sn、ag、al、zr、ni和p中的至少一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的全固體電池的制造方法，其特征在于，還包括對(duì)所述層疊體進(jìn)行初次充電。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及全固體電池和全固體電池的制造方法。利用金屬Li的析出?溶解反應(yīng)作為負(fù)極反應(yīng)的全固體電池具有：具有正極集電體和正極活性物質(zhì)層的正極；至少具有負(fù)極集電體的負(fù)極；和在所述正極和所述負(fù)極之間配置的固體電解質(zhì)層。所述負(fù)極在與所述固體電解質(zhì)層相對(duì)的所述負(fù)極集電體的面上具有含有由Li?Mg?X表示的第一化合物的化合物層，Li?Mg?X中的X為X元素，所述X元素為選自Zn、Sn、Ag、Al、Zr、Ni和P中的至少一種。

技術(shù)研發(fā)人員：李西濛,松永朋也,梶田（金子）咲南,鹽谷真也,朝倉(cāng)亮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10