DE102017114996A1 - Lithium-ionen-batterie und verfahren zur herstellung der lithium-ionen-batterie - Google Patents

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Abstract

Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist die Bereitstellung einer Lithium-Ionen-Batterie mit niedrigem Ionenleitfähigkeitswiderstand. Die vorliegende Offenbarung löst die Aufgabe durch Vorsehen einer Lithium-Ionen-Batterie, umfassend: ein Kathodenaktivmaterial; ein Anodenaktivmaterial; ein isolierendes Oxid mit weder Elektronenleitfähigkeit noch Ionenleitfähigkeit, das in einer Grenzfläche zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial gebildet ist und mindestens eine Art eines in dem Kathodenaktivmaterial beinhalteten Elements und mindestens eine Art eines in dem Anodenaktivmaterial beinhalteten Elements enthält; und ein Elektrolytmaterial, das ein Ionenleitpfad zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Kathodenaktivmaterial Li, mindestens eine Art von Co, Mn, Ni und Fe sowie O umfasst; und das Anodenaktivmaterial mindestens eine Art von Si, Li und Ti umfasst.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Lithium-Ionen-Batterie.
  • Bisheriger Stand der Technik
  • Im Einklang mit einer raschen Verbreitung von informationsrelevanten Vorrichtungen und Kommunikationsvorrichtungen, wie etwa eines Personal Computers, einer Videokamera und eines tragbaren Telefons, wurde in den vergangenen Jahren Wert auf die Entwicklung einer Batterie bzw. eines Akkumulators zur Verwendung als eine Leistungsquelle davon gelegt. Die Entwicklung einer Batterie bzw. eines Akkumulators mit hoher Ausgabeleistung und hoher Kapazität für ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug wurde auch in der Automobilindustrie vorangetrieben. Eine Lithium-Batterie sorgt derzeit aus verschiedenen Arten von Batterien unter dem Gesichtspunkt einer hohen Energiedichte für Aufmerksamkeit.
  • Beispielsweise offenbart Patentliteratur 1 eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, umfassend eine Kathode, eine Anode, einen zwischen der Kathode und der Anode angeordneten Separator und einen nichtwässrigen Flüssigelektrolyten.
  • Auch offenbart Patentliteratur 2 eine Festkörper-Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, umfassend eine Kathodenmaterialschicht, eine schwefelbasierte Festkörperelektrolytmaterialschicht und eine Anodenschicht, welche gestapelt sind.
  • Patentliteratur 3 offenbart eine Festkörperbatterie, umfassend: eine Mischelektrodenschicht, in der Kathodenaktivmaterialpartikel und Anodenaktivmaterialpartikel wirr durcheinanderliegen; und einen Festkörperelektrolytmaterialteil, der durch die Reaktion der Kathodenaktivmaterialpartikel mit den Anodenaktivmaterialpartikeln in den Grenzflächen zwischen den Kathodenaktivmaterialpartikeln und den Anodenaktivmaterialpartikeln gebildet wird. Die hier offenbarte Festkörperbatterie besitzt eine hohe Energiedichte.
  • Liste der Anführungen
  • Patentliteratur
    • Patentliteratur 1: japanische Patentanmeldungsoffenlegung (JP-A) Nr. 2013-137947
    • Patentliteratur 2: JP-A Nr. 2014-116129
    • Patentliteratur 3: JP-A Nr. 2014-029810
  • Kurzfassung der Offenbarung
  • Technisches Problem
  • In Lithium-Batterien werden Ionenleitpfade länger, wenn die Distanz zwischen einem Kathodenaktivmaterial und einem Anodenaktivmaterial, zwischen denen ein Flüssigelektrolyt vorhanden ist, länger wird; infolgedessen nimmt der Ionenleitfähigkeitswiderstand zu. Die vorliegende Offenbarung ist in Anbetracht der obigen Umstände entstanden, und eine Hauptaufgabe derselben ist die Bereitstellung einer Lithium-Ionen-Batterie mit einem niedrigen ”.
  • Lösung des Problems
  • Zur Lösung der Aufgabe sieht die vorliegende Offenbarung eine Lithium-Ionen-Batterie vor, welche umfasst: ein Kathodenaktivmaterial; ein Anodenaktivmaterial; ein isolierendes Oxid mit weder Elektronenleitfähigkeit noch Ionenleitfähigkeit, das in einer Grenzfläche zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial gebildet ist, wobei das isolierende Oxid mindestens eine Art eines in dem Kathodenaktivmaterial beinhalteten Elements und mindestens eine Art eines in dem Anodenaktivmaterial beinhalteten Elements enthält; und ein Elektrolytmaterial, das ein Ionenleitpfad zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial ist; wobei das Kathodenaktivmaterial Li, mindestens eine Art von Co, Mn, Ni und Fe sowie O umfasst; und das Anodenaktivmaterial mindestens eine Art von Si, Li und Ti umfasst.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist das isolierende Oxid mit weder Elektronenleitfähigkeit noch Ionenleitfähigkeit in der Grenzfläche zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial gebildet, so dass die Distanz zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial verkürzt werden kann, während Kurzschlüsse unterbunden werden, was zu einer Verkürzung der Ionenleitpfade führt, und dadurch ist eine Lithium-Ionen-Batterie mit niedrigem ” erhältlich.
  • In der Offenbarung kann die Lithium-Ionen-Batterie die Lithium-Ionen-Batterie sein, die eine Mischelektrodenschicht umfasst, in der das Kathodenaktivmaterial und das Anodenaktivmaterial wirr durcheinanderliegen; und das isolierende Oxid weder in einer Grenzfläche der Anodenaktivmaterialien noch in einer Grenzfläche der Kathodenaktivmaterialien vorhanden ist.
  • In der Offenbarung kann das isolierende Oxid mindestens eine Art von SiO2, Li2O und TiO2 umfassen.
  • In der Offenbarung kann das Kathodenaktivmaterial mindestens eine Art von LixMO2 (0,5 < x < 1,5; M ist mindestens eine Art von Co, Mn und Ni), LiMn2O4, LiNi0,5Mn1,5O4, LiCoMnO4 und LiMPO4 (M ist mindestens eine Art von Fe, Co, Mn und Ni) umfassen.
  • In der Offenbarung kann das Anodenaktivmaterial mindestens eine Art einer einfachen Substanz von Si, einer einfachen Substanz von Li, und Li4Ti5O12 umfassen.
  • In der Offenbarung kann das Elektrolytmaterial ein Flüssigelektrolyt sein.
  • Auch sieht die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Herstellung einer Lithium-Ionen-Batterie vor, umfassend: einen Erstellungsschritt des Erstellens eines Elektrodenelements, in dem ein Kathodenaktivmaterial ein Anodenaktivmaterial berührt; einen Wärmebehandlungsschritt des Wärmebehandelns des Elektrodenelements, um ein isolierendes Oxid mit weder Elektronenleitfähigkeit noch Ionenleitfähigkeit, das mindestens eine Art eines in dem Kathodenaktivmaterial beinhalteten Elements und mindestens eine Art eines in dem Anodenaktivmaterial beinhalteten Elements enthält, in einer Grenzfläche zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial zu bilden; und einen Zugabeschritt des Zugebens eines Elektrolytmaterials, das ein Ionenleitpfad zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial ist, zu dem Elektrodenelement während des Erstellungsschritts oder nach dem Wärmebehandlungsschritt; wobei das Kathodenaktivmaterial Li, mindestens eine Art von Co, Mn, Ni und Fe sowie O umfasst und das Anodenaktivmaterial mindestens eine Art von Si, Li und Ti umfasst.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird durch Wärmebehandeln ein isolierendes Oxid mit weder Elektronenleitfähigkeit noch Ionenleitfähigkeit auf eine selbstbildende Weise zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial gebildet, so dass das isolierende Oxid selektiv in dem erforderlichen Teil gebildet wird; infolgedessen kann die Distanz zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial verkürzt werden, während Kurzschlüsse unterbunden werden, was zu einer Verkürzung der Ionenleitpfade führt, und dadurch ist eine Lithium-Ionen-Batterie mit niedrigem Ionenleitfähigkeitswiderstand erhältlich.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Offenbarung
  • Die Lithium-Ionen-Batterie der vorliegenden Offenbarung weist Wirkungen wie etwa den niedrigen Ionenleitfähigkeitswiderstand auf.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel für die Lithium-Ionen-Batterie der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • 2 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein weiteres Beispiel für die Lithium-Ionen-Batterie der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • 3 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Lithium-Batterie der vorliegenden Offenbarung erläutert.
  • 4A bis 4C sind schematische Querschnittsansichten, die den Aufbau der Lithium-Ionen-Batterie in der vorliegenden Offenbarung beispielhaft veranschaulichen.
  • 5A und 5B sind schematische Querschnittsansichten, die ein Beispiel für das Verfahren zur Herstellung der Lithium-Ionen-Batterie der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen.
  • 6A bis 6C sind schematische Querschnittsansichten, die das Elektrodenelement in der vorliegenden Offenbarung beispielhaft veranschaulichen.
  • 7 ist ein Flussdiagramm zum Erstellen einer Mischelektrode in Beispiel 1.
  • 8 ist ein Flussdiagramm zum Erstellen einer Batterie in Beispiel 2.
  • 9 ist das Ergebnis einer XRD-Messung in Beispiel 1.
  • 10 ist das Messergebnis, das Lade- und Entladekurven in Beispiel 2 zeigt.
  • 11 ist das Messergebnis, das Lade- und Entladekurven in Beispiel 3 zeigt.
  • 12 ist das Messergebnis, das Lade- und Entladekurven in Beispiel 4 zeigt.
  • 13 ist das Messergebnis, das Lade- und Entladekurven in Beispiel 5 zeigt.
  • 14 ist das Messergebnis, das Lade- und Entladekurven in Beispiel 6 zeigt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Eine Lithium-Ionen-Batterie der vorliegenden Offenbarung und ein Verfahren zur Herstellung der Lithium-Ionen-Batterie werden nachstehend im Detail beschrieben.
  • A. Lithium-Ionen-Batterie
  • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel für eine Lithium-Ionen-Batterie in der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Die in 1 veranschaulichte Lithium-Ionen-Batterie 100 umfasst ein Kathodenaktivmaterial 1 und ein Anodenaktivmaterial 2. Darüber hinaus ist ein isolierendes Oxid 3 mit weder Elektronenleitfähigkeit noch Ionenleitfähigkeit in der Grenzfläche zwischen dem Kathodenaktivmaterial 1 und dem Anodenaktivmaterial 2 gebildet. Dieses isolierende Oxid 3 enthält mindestens eine Art eines in dem Kathodenaktivmaterial 1 beinhalteten Elements und mindestens eine Art eines in dem Anodenaktivmaterial 2 beinhalteten Elements. Auch umfasst die Lithium-Ionen-Batterie 100 rund um das Kathodenaktivmaterial 1 und das Anodenaktivmaterial 2 ein Elektrolytmaterial 6, das ein Ionenleitpfad ist, der Ionen zwischen dem Kathodenaktivmaterial 1 und dem Anodenaktivmaterial 2 abgibt und aufnimmt.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist das isolierende Oxid mit weder Elektronenleitfähigkeit noch Ionenleitfähigkeit in der Grenzfläche zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial gebildet, so dass die Distanz zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial verkürzt werden kann, während Kurzschlüsse unterbunden werden, was zu einer Verkürzung der Ionenleitpfade führt, und dadurch ist eine Lithium-Ionen-Batterie mit niedrigem Ionenleitfähigkeitswiderstand erhältlich.
  • Patentliteratur 3 offenbart eine Festkörperbatterie, bei der die Energiedichte durch selektives Bilden eines Festkörperelektrolytmaterialteils in dem erforderlichen Teil verbessert ist. Hier wird ein Festkörperelektrolytmaterial mit nur Ionenleitfähigkeit, jedoch ohne Elektronenleitfähigkeit, durch die Reaktion des Kathodenaktivmaterials mit dem Anodenaktivmaterial von selbst gebildet, so dass die Menge des Festkörperelektrolytmaterials minimiert werden kann und der Anteil von Aktivmaterialien relativ erhöht werden kann, und dadurch wird die Verbesserung der Energiedichte bezweckt. Dagegen wird in der vorliegenden Offenbarung das isolierende Oxid mit weder Elektronenleitfähigkeit noch Ionenleitfähigkeit durch die Reaktion des Kathodenaktivmaterials mit dem Anodenaktivmaterial von selbst gebildet, so dass die Distanz zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial verkürzt werden kann, während Kurzschlüsse unterbunden werden, was zu einer Verkürzung der Ionenleitpfade führt, und dadurch wird die Verringerung des Ionenleitfähigkeitswiderstands bezweckt; somit unterscheidet sich der technische Gedanke von jenem von Patentliteratur 3. Auch sollten, wenn ein Festkörperelektrolytmaterial von selbst gebildet wird, wie in Patentliteratur 3, verschiedene Bedingungen, wie etwa die Zusammensetzung und die Wärmebehandlungstemperatur, streng kontrolliert werden, um die gewünschte Ionenleitfähigkeit zu erhalten; wenn jedoch, wie in der vorliegenden Offenbarung, ein isolierendes Oxid von selbst gebildet wird, dann ist die strenge Kontrolle verschiedener Bedingungen nicht erforderlich; somit weist die vorliegende Offenbarung den Vorteil auf, dass ein isolierendes Oxid auf vergleichsweise einfachere Weise gebildet wird.
  • Auch kann als ein zusätzliches Beispiel für die Lithium-Ionen-Batterie in der vorliegenden Offenbarung die Batterie in der Form vorliegen, die in der schematischen Querschnittsansicht in 2 veranschaulicht ist. Die in 2 veranschaulichte Lithium-Ionen-Batterie 100 weist eine Mischelektrodenschicht 11 auf, in der das Kathodenaktivmaterial 1 und das Anodenaktivmaterial 2 wirr durcheinanderliegen. Darüber hinaus ist das isolierende Oxid 3 mit weder Elektronenleitfähigkeit noch Ionenleitfähigkeit in der Grenzfläche zwischen dem Kathodenaktivmaterial 1 und dem Anodenaktivmaterial 2 gebildet. Dieses isolierende Oxid 3 ist weder in der Grenzfläche zwischen Kathodenaktivmaterialien 1 noch in der Grenzfläche zwischen Anodenaktivmaterialien 2 gebildet, sondern ist selektiv in der Grenzfläche zwischen dem Kathodenaktivmaterial 1 und dem Anodenaktivmaterial 2 gebildet. Eine kurzschlussverhindernde Schicht 4, welche Kathodenaktivmaterial 1 umfasst, ist auf der oberen Oberfläche der Mischelektrodenschicht 11 gebildet, und eine kurzschlussverhindernde Schicht 5, welche Anodenaktivmaterial 2 umfasst, ist auf der unteren Oberfläche der Mischelektrodenschicht 11 gebildet. Auch ist ein Kathodenstromkollektor 12 so angeordnet, dass er die kurschlussverhindernde Schicht 4 berührt, und ein Anodenstromkollektor 13 ist so angeordnet, dass er die kurzschlussverhindernde Schicht 5 berührt. Ferner umfasst die Mischelektrodenschicht 11 ein Elektrolytmaterial 6, das ein Ionenleitpfad zwischen dem Kathodenaktivmaterial 1 und dem Anodenaktivmaterial 2 ist.
  • Wie im obigen Aufbau, erlaubt die Mischelektrodenschicht, in der das Kathodenaktivmaterial und das Anodenaktivmaterial wirr durcheinanderliegen, dass die Distanz zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial kurz ist, und somit können kurze Ionenleitpfade zunehmen, und dadurch ist eine Lithium-Ionen-Batterie mit einer hohen Ausgabeleistung erhältlich.
  • Die Lithium-Ionen-Batterie wird nachstehend in jeder Beschaffenheit beschrieben.
  • 1. Kathodenaktivmaterial
  • Das Kathodenaktivmaterial ist ein aktives Oxidmaterial, das Li, mindestens eine Art von Co, Mn, Ni und Fe sowie O umfasst. Das Kathodenaktivmaterial ist vorzugsweise ein Aktivmaterial, das mit dem später beschriebenen Anodenaktivmaterial zur Bildung des gewünschten isolierenden Oxids reagieren kann.
  • Als das Kathodenaktivmaterial können auf geeignete Weise Kathodenaktivmaterialien verwendet werden, die auf Lithium-Ionen-Batterien anwendbar sind. Beispiele für ein solches Kathodenaktivmaterial können Aktivmaterialien vom Steinsalzbettyp, wie etwa LixMO2 (0,5 < x < 1,5; M ist mindestens eine Art von Co, Mn und Ni) und LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2, Aktivmaterialien vom Spinell-Typ, wie etwa Lithium-Manganoxid (LiMn2O4), Li (Ni0,5Mn1,5)O4 und LiCOMnO4, sowie Aktivmaterialien vom Olivin-Typ, wie etwa LiMPO4 (M ist mindestens eine Art von Fe, Co, Mn, und Ni), beinhalten.
  • Das Kathodenaktivmaterial ist nicht auf irgendeine bestimmte Form beschränkt, liegt jedoch zum Beispiel vorzugsweise in einer Granulatform vor. In diesem Fall ist die durchschnittliche Partikelgröße (D50) des Kathodenaktivmaterials nicht auf irgendeine Größe beschränkt. Beispielsweise liegt die Größe in einem Bereich von 1 nm bis 100 μm, und vorzugsweise in einem Bereich von 10 nm bis 30 μm.
  • 2. Anodenaktivmaterial
  • Das Anodenaktivmaterial ist ein Aktivmaterial, das mindestens eine Art von Si, Li und Ti umfasst. Das Anodenaktivmaterial ist vorzugsweise ein Aktivmaterial, das mit dem oben beschriebenen Kathodenaktivmaterial zur Bildung des gewünschten isolierenden Oxids reagieren kann.
  • Beispiele für das Anodenaktivmaterial können eine einfache Substanz, eine Legierung und ein Oxid des obigen Elements (Si, Li und Ti) umfassen. Vornehmlich sind eine einfache Substanz von Si, eine einfache Substanz von Li und Li4T15O12 zu bevorzugen.
  • Das Anodenaktivmaterial ist nicht auf irgendeine bestimmte Form beschränkt, liegt jedoch zum Beispiel vorzugsweise in einer Granulatform vor. In diesem Fall ist die durchschnittliche Partikelgröße (D50) nicht auf irgendeine Größe beschränkt. Beispielsweise liegt die Größe in einem Bereich von 1 nm bis 100 μm, und vorzugsweise in einem Bereich von 10 nm bis 30 μm.
  • 3. Isolierendes Oxid
  • Das isolierende Oxid enthält mindestens eine Art eines in dem Kathodenaktivmaterial beinhalteten Elements und mindestens eine Art eines in dem Anodenaktivmaterial beinhalteten Elements. Das isolierende Oxid wird vorzugsweise durch die Reaktion des oben beschriebenen Kathodenaktivmaterials mit dem oben beschriebenen Anodenaktivmaterial gebildet.
  • Hier bezieht sich das isolierende Oxid auf ein Oxid mit weder Elektronenleitfähigkeit noch Ionenleitfähigkeit. Keine Elektronenleitfähigkeit bedeutet beispielsweise, dass die Elektronenleitfähigkeit bei einer normalen Temperatur (25°C) 1,0 × 10–6 S/cm oder weniger beträgt. Auch bedeutet keine Ionenleitfähigkeit beispielsweise, dass die Ionenleitfähigkeit bei einer normalen Temperatur (25°C) 1,0 × 10–8 S/cm oder weniger beträgt.
  • Das isolierende Oxid ist nicht auf irgendein Oxid beschränkt, sondern das Oxid enthält vorzugsweise zum Beispiel mindestens eine Art von Si, Li und Ti. Mit anderen Worten ist es zu bevorzugen, dass in dem Kathodenaktivmaterial beinhalteter O mit in dem Anodenaktivmaterial beinhaltetem Si, Li oder Ti in der gegenseitigen Diffusion reagiert und dadurch das isolierende Oxid gebildet wird, das diese Elemente enthält. Beispiele für das zu bildende isolierende Oxid können SiO2, Li2O und TiO2 beinhalten.
  • Die durchschnittliche Dicke des isolierenden Oxids unterliegt keinen Einschränkungen. Beispielsweise beträgt die durchschnittliche Dicke vorzugsweise 10 nm oder mehr, und liegt vorzugsweise in einem Bereich von 50 nm bis 200 nm. Die durchschnittliche Dicke des isolierenden Oxids kann durch Betrachtung unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (SEM) oder eines Transmissionselektronenmikroskops (TEM) bestimmt werden.
  • 4. Mischelektrodenschicht
  • Die Mischelektrodenschicht ist eine Schicht, in der das Kathodenaktivmaterial und das Anodenaktivmaterial wirr durcheinanderliegen, und ist vorzugsweise eine Schicht, die beispielsweise durch Vermischen des Kathodenaktivmaterials und des Anodenaktivmaterials erhalten wird. Auch wird das gewünschte isolierende Oxid vorzugsweise in der Grenzfläche zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial gebildet, und es ist zu bevorzugen, dass das isolierende Oxid weder in der Grenzfläche zwischen den Kathodenaktivmaterialien noch in der Grenzfläche zwischen den Anodenaktivmaterialien gebildet ist.
  • Die Mischelektrodenschicht enthält mindestens das Kathodenaktivmaterial, das Anodenaktivmaterial und das isolierende Oxid. Die Mischelektrodenschicht kann im Wesentlichen nur das Kathodenaktivmaterial, das Anodenaktivmaterial und das isolierende Oxid umfassen und kann eine zusätzliche Komponente enthalten. Beispiele für die zusätzliche Komponente können ein leitfähiges Material umfassen.
  • Der Anteil des Kathodenaktivmaterials und des Anodenaktivmaterials in der Mischelektrodenschicht unterliegt keinen Einschränkungen. Beispielsweise liegt das Anodenaktivmaterial pro 100 Gewichtsteile des Kathodenaktivmaterials vorzugsweise in einem Bereich von 0,01 Gewichtsteilen bis 100 Gewichtsteilen, und stärker bevorzugt in einem Bereich von 1 Gewichtsteil bis 70 Gewichtsteilen. Der Grund hierfür ist, dass mit einem entweder zu großen oder zu kleinen Anteil des Anodenaktivmaterials die ausreichende Kapazität nicht erhalten werden kann.
  • Auch nimmt der Anteil des Kathodenaktivmaterials in der Mischelektrodenschicht vorzugsweise allmählich von einer Oberfläche hin zur anderen Oberfläche in der Dickenrichtung zu. Ebenso nimmt der Anteil des Anodenaktivmaterials in der Mischelektrodenschicht vorzugsweise allmählich von einer Oberfläche hin zur anderen Oberfläche in der Dickenrichtung zu. Der Grund hierfür ist, um den Anteil der in der Mischelektrode isolierten Aktivmaterialien durch allmähliches Erhöhen des Anteils der Aktivmaterialien zu verringern. Insbesondere, wie in 3 gezeigt, nimmt der Anteil des Kathodenaktivmaterials in der Mischelektrodenschicht 11 vorzugsweise allmählich von einer Oberfläche (Oberfläche seitens des Anodenstromkollektors 13) hin zur anderen Oberfläche (Oberfläche seitens des Kathodenstromkollektors 12) in der Dickenrichtung zu. Ebenso nimmt der Anteil des Anodenaktivmaterials in der Mischelektrodenschicht 11 vorzugweise allmählich von einer Oberfläche (Oberfläche seitens des Kathodenstromkollektors 12) hin zur anderen Oberfläche (Oberfläche seitens des Anodenstromkollektors 13) in der Dickenrichtung zu.
  • Die Zunahme des Anteils der Aktivmaterialien kann schrittweise sein und kann kontinuierlich sein. Beispiele für die Mischelektrodenschicht, in der der Anteil der Aktivmaterialien schrittweise zunimmt, können eine Mischelektrodenschicht beinhalten, die eine Mehrzahl von Schichten umfasst, und der Anteil mindestens eines aus dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial in jeder Schicht wird in der Dickenrichtung eingestellt. Ein Beispiel für eine solche Mischelektrodenschicht ist eine Mischelektrodenschicht, die zwei Schichten umfasst, welche eine erste Schicht und eine zweite Schicht sind, wobei der Anteil des Kathodenaktivmaterials in der ersten Schicht größer ist als der Anteil des Anodenaktivmaterials und der Anteil des Anodenaktivmaterials in der zweiten Schicht größer ist als der Anteil des Kathodenaktivmaterials. Im Übrigen kann der Anteil in Übereinstimmung mit der Art des Aktivmaterials geeignet gewählt werden. Der Anteil kann volumenbasiert sein, kann gewichtsbasiert sein und kann molbasiert sein.
  • Die Dicke der Mischelektrodenschicht unterliegt keinen Einschränkungen. Beispielsweise liegt die Dicke in einem Bereich von 1 μm bis 1 cm und vorzugsweise in einem Bereich von 10 μm bis 1 mm. Falls die Dicke der Mischelektrodenschicht zu gering ist, kann keine ausreichende Kapazität erhalten werden, und falls die Dicke der Mischelektrodenschicht zu groß ist, kann die Elektronenleitfähigkeit in der Mischelektrodenschicht abnehmen und die hohe Ausgabeleistung kann nicht erreicht werden.
  • 5. Kurzschlussverhindernde Schicht
  • Es ist zu bevorzugen, dass eine kurzschlussverhindernde Schicht auf mindestens einer Oberfläche der Mischelektrodenschicht gebildet ist. Der Grund hierfür ist, um das Auftreten von Kurzschlüssen sicher zu verhindern. Beispiele für die kurzschlussverhindernde Schicht können, wie in 2 gezeigt, eine kurzschlussverhindernde Schicht 4, welche Kathodenaktivmaterial 1 umfasst und auf einer Oberfläche der Mischelektrodenschicht 11 gebildet ist, sowie eine kurzschlussverhindernde Schicht 5, welche Anodenaktivmaterial 2 umfasst und auf der anderen Oberfläche der Mischelektrodenschicht 11 gebildet ist, beinhalten.
  • Das Material für die kurzschlussverhindernde Schicht unterliegt keinen Einschränkungen, und Beispiele hierfür können Aktivmaterialien und Festkörperelektrolytmaterialien beinhalten. Die Dicke der kurzschlussverhindernden Schicht beträgt beispielsweise 0,01 μm oder mehr und liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 μm bis 500 μm. Auch unterliegt das Verfahren zum Bilden der kurzschlussverhindernden Schicht keinen Einschränkungen. Beispielsweise kann das Verfahren durch Verpressen eines ersten Materials für die kurzschlussverhindernde Schicht, dann Anpressen des Gemischs für die Mischelektrodenschicht und danach Anpressen eines zweiten Materials für die kurzschlussverhindernde Schicht erfolgen. Auch kann die Lithium-Ionen-Batterie beispielsweise unter Verwendung von Stromkollektoren hergestellt werden, die die kurzschlussverhindernden Schichten filmförmig auf ihren Oberflächen aufweisen.
  • 6. Elektrolytmaterial
  • Das Elektrolytmaterial ist nicht auf irgendein bestimmtes Material beschränkt, sofern es zum Ionenleitpfad zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial werden kann und Ionen zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial abgeben und aufnehmen kann. Beispiele hierfür können Flüssigelektrolyten und Festkörperelektrolytmaterialien beinhalten. Hieraus ist die Verwendung eines Flüssigelektrolyten bevorzugt. Der Grund hierfür ist, dass der Flüssigelektrolyt nach der Wärmebehandlung zum Bilden des isolierenden Oxids zugegeben werden kann.
  • Als der Flüssigelektrolyt ist beispielsweise ein nichtwässriger Flüssigelektrolyt oder ein wässriger Elektrolyt verwendbar. Ein typischer zu verwendender nichtwässriger Flüssigelektrolyt enthält ein Lithiumsalz und ein nichtwässriges Lösungsmittel. Beispiele für das Lithiumsalz können anorganische Lithiumsalze, wie etwa LiPF6, LiBF4, LiClO4 und LiAsF6, beinhalten. Beispiele für das nichtwässrige Lösungsmittel können Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat (PC), Dimethylcarbonat (DMC), Diethylcarbonat (DEC), Ethylmethylcarbonat (EMC) und ein Gemisch davon beinhalten. Die Konzentration des Lithiumsalzes in dem nichtwässrigen Flüssigelektrolyten beträgt beispielsweise 0,5 mol/kg bis 3 mol/kg.
  • Beispielsweise kann eine ionische Lösung als der nichtwässrige Flüssigelektrolyt und das nichtwässrige Lösungsmittel verwendet werden. Beispiele für die ionische Lösung können N-methyl-N-propylpiperidinium-bis(trifluormethansulfonyl)amid (PP13TFSA), N-methyl-N-propylpyrrolidinium-bis(trifluormethansulfonyl)amid (P13TFSA), N-butyl-N-methylpyrrolidinium-bis(trifluormethansulfonyl)amid (P14TFSA), N,N-diethyl-N-methyl-N-(2-methoxyethyl)ammonium-bis(trifluormethansulfonyl)amid (DEMETFSA) und N,N,N-trimethyl-N-propylammonium-bis(trifluormethansulfonyl)amid (TMPATFSA) beinhalten.
  • Ein typischer zu verwendender wässriger Flüssigelektrolyt enthält ein Lithiumsalz und Wasser. Beispiele für das Lithiumsalz können LiOH, LiCl, LiNO3 und CH3CO2Li beinhalten.
  • Als das Festkörperelektrolytmaterial ist beispielsweise ein Sulfidfestkörperelektrolytmaterial oder ein Oxidfestkörperelektrolytmaterial verwendbar. Vornehmlich reagiert das Material bei der Wärmebehandlung zum Bilden des isolierenden Oxids vorzugsweise nicht mit dem Kathodenaktivmaterial oder dem Anodenaktivmaterial.
  • 7. Sonstige Beschaffenheiten
  • Die Lithium-Ionen-Batterie umfasst mindestens das oben beschriebene Kathodenaktivmaterial, Anodenaktivmaterial, isolierende Oxid und Flüssigelektrolytmaterial. Die Struktur des Kathodenaktivmaterials und des Anodenaktivmaterials unterliegt keinen Einschränkungen. Wie in 2 gezeigt, kann ein Beispiel hierfür eine Mischelektrodenschicht sein, in der das Kathodenaktivmaterial und das Anodenaktivmaterial wirr durcheinanderliegen. Auch können zusätzliche Beispiele hierfür diejenige Struktur, in der eine Kathodenschicht 31, welche das Kathodenaktivmaterial aufweist, und eine Anodenschicht 32, welche das Anodenaktivmaterial aufweist, flächig gestapelt sind, wie in 4A gezeigt, diejenige Struktur, in der eine Kathodenschicht 31 und eine Anodenschicht 32 kammförmig gestapelt sind, wie in 4B gezeigt, und diejenige Struktur, in der eine Kathodenschicht 31 eine Anodenschicht 32 in einer sogenannten 3DOM-Struktur berührt, wie in 4C gezeigt, beinhalten. In 4A bis 4C ist ein isolierendes Oxid 33 in der Grenzfläche zwischen der Kathodenschicht 31 und der Anodenschicht 32 gebildet. Auch hat es in 4A bis 4C den Anschein, dass die Kathodenschicht 31 die Anodenschicht 32 im gesamten Bereich berührt und das isolierende Oxid 33 in der gesamten Grenzfläche des Bereichs gebildet ist; in Wirklichkeit jedoch hat die Oberfläche der Kathodenschicht 31 und der Anodenschicht 32 nicht wenige Erhebungen; somit gibt es streng genommen Bereiche, in denen die Kathodenschicht 31 die Anodenschicht 32 berührt, und Bereiche, in denen die Kathodenschicht 31 die Anodenschicht 32 nicht berührt. Das isolierende Oxid 33 ist lediglich in dem Bereich gebildet, in dem die Kathodenschicht 31 die Anodenschicht 32 berührt.
  • Typischerweise umfasst die Lithium-Ionen-Batterie ferner einen Kathodenstromkollektor zum Sammeln von Strömen des Kathodenaktivmaterials und einen Anodenstromkollektor zum Sammeln von Strömen des Anodenaktivmaterials. Beispiele für die Materialien für die Stromkollektoren können SUS, Aluminium, Kupfer, Nickel, Eisen, Titan und Kohlenstoff beinhalten.
  • 8. Lithium-Ionen-Batterie
  • Die Lithium-Ionen-Batterie kann eine Primärbatterie sein und kann eine Sekundärbatterie sein, ist hieraus jedoch vorzugsweise eine Sekundärbatterie. Der Grund hierfür ist, dass sie wiederholt geladen und entladen werden kann und beispielsweise als eine fahrzeugmontierte Batterie dienlich sein kann. Auch können Beispiele für die Form der Lithium-Ionen-Batterie eine Münzform, eine Laminatform, eine zylindrische Form und eine quadratische Form beinhalten.
  • B. Verfahren zur Herstellung der Lithium-Ionen-Batterie
  • Als Nächstes wird das Verfahren zur Herstellung der Lithium-Ionen-Batterie der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
  • Das Verfahren zur Herstellung der Lithium-Ionen-Batterie ist ein Verfahren, das umfasst: einen Erstellungsschritt des Erstellens eines Elektrodenelements, in dem ein Kathodenaktivmaterial ein Anodenaktivmaterial berührt; einen Wärmbehandlungsschritt des Wärmebehandelns des Elektrodenelements zum Bilden eines isolierenden Oxids mit weder Elektronenleitfähigkeit noch Ionenleitfähigkeit, das mindestens eine Art eines in dem Kathodenaktivmaterial beinhalteten Elements und mindestens eine Art eines in dem Anodenaktivmaterial beinhalteten Elements enthält, in einer Grenzfläche zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial; und einen Zugabeschritt des Zugebens eines Elektrolytmaterials, das ein Ionenleitpfad zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial ist, zu dem Elektrodenelement während des Erstellungsschritts oder nach dem Wärmebehandlungsschritt; wobei das Kathodenaktivmaterial Li, mindestens eine Art von Co, Mn, Ni und Fe sowie O umfasst; und das Anodenaktivmaterial mindestens eine Art von Si, Li und Ti umfasst.
  • 5A und 5B sind schematische Querschnittsansichten, die ein Beispiel für das Verfahren zur Herstellung der Lithium-Ionen-Batterie veranschaulichen. In 5A und 5B wird zunächst ein Elektrodenelement 10 erstellt, in dem das Kathodenaktivmaterial 1 das Anodenaktivmaterial 2 berührt (5A). Als Nächstes wird das Elektrodenelement 10 wärmebehandelt, und das isolierende Oxid 3, das mindestens eine Art eines in dem Kathodenaktivmaterial 1 beinhalteten Elements und mindestens eine Art eines in dem Anodenaktivmaterial 2 beinhalteten Elements enthält, wird in der Grenzfläche zwischen dem Kathodenaktivmaterial 1 und dem Anodenaktivmaterial 2 gebildet (5B). Dieses isolierende Oxid 3 ist weder in der Grenzfläche zwischen Kathodenaktivmaterialien 1 noch in der Grenzfläche zwischen Anodenaktivmaterialien 2 gebildet; es ist selektiv in der Grenzfläche zwischen dem Kathodenaktivmaterial 1 und dem Anodenaktivmaterial 2 gebildet.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird das isolierende Oxid auf eine selbstbildende Weise durch die Reaktion des Kathodenaktivmaterials mit dem Anodenaktivmaterial gebildet, so dass das isolierende Oxid selektiv in dem erforderlichen Teil gebildet werden kann; infolgedessen kann die Distanz zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial verkürzt werden, während Kurzschlüsse unterbunden werden, was zu einer Verkürzung des Ionenleitpfads führt, und dadurch kann eine Lithium-Ionen-Batterie mit niedrigem Ionenleitfähigkeitswiderstand erhalten werden.
  • Das Verfahren zur Herstellung der Lithium-Ionen-Batterie wird nachstehend in jedem Schritt beschrieben.
  • 1. Erstellungsschritt
  • Der Erstellungsschritt ist ein Schritt des Erstellens eines Elektrodenelements, in dem ein Kathodenaktivmaterial ein Anodenaktivmaterial berührt. Nebenbei bemerkt sind das Kathodenaktivmaterial und das Anodenaktivmaterial inhaltlich gleich den oben in „A. Lithium-Ionen-Batterie” beschriebenen.
  • Das Elektrodenelement ist nicht auf irgendein bestimmtes Element beschränkt, sofern das Kathodenaktivmaterial darin das Anodenaktivmaterial berührt. Ein Beispiel für das Elektrodenelement kann, wie in 5A gezeigt, eine Mischelektrodenschicht sein, in der das Kathodenaktivmaterial und das Anodenaktivmaterial wirr durcheinanderliegen. Auch können zusätzliche Beispiele für das Elektrodenelement ein Element, in dem die Kathodenschicht 31 und die Anodenschicht 32 flächig gestapelt sind, wie in 6A gezeigt, ein Element, in dem die Kathodenschicht 31 und die Anodenschicht 32 kammförmig gestapelt sind, wie in 6B gezeigt, und ein Element, in dem die Kathodenschicht 31 die Anodenschicht 32 in einer sogenannten 3DOM-Struktur berührt, wie in 6C gezeigt, beinhalten. In 6A bis 6C wird das isolierende Oxid 33 in der Grenzfläche zwischen der Kathodenschicht 31 und der Anodenschicht 32 gebildet, indem der später beschriebene Wärmebehandlungsschritt durchgeführt wird. Auch hat es in 6A bis 6C den Anschein, dass die Kathodenschicht 31 die Anodenschicht 32 im gesamten Bereich berührt und das isolierende Oxid 33 in der gesamten Oberfläche des Bereichs gebildet ist; in Wirklichkeit jedoch haben die Oberfläche der Kathodenschicht 31 und der Anodenschicht 32 nicht wenige Erhebungen; somit gibt es streng genommen Bereiche, in denen die Kathodenschicht 31 die Anodenschicht 32 berührt, und Bereiche, in denen die Kathodenschicht 31 die Anodenschicht 32 nicht berührt. Das isolierende Oxid 33 ist lediglich in dem Bereich gebildet, in dem die Kathodenschicht 31 die Anodenschicht 32 berührt.
  • 2. Wärmebehandlungsschritt
  • Der Wärmebehandlungsschritt ist ein Schritt des Wärmebehandelns des Elektrodenelements zum Bilden eines isolierenden Oxids, das mindestens eine Art eines in dem Kathodenaktivmaterial beinhalteten Elements und mindestens eine Art eines in dem Anodenaktivmaterial beinhalteten Elements enthält, in der Grenzfläche zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial.
  • Die Wärmebehandlungstemperatur ist nicht auf irgendeine bestimmte Temperatur beschränkt, sofern sie die Bildung des bezweckten isolierenden Oxids erlaubt. Beispielsweise beträgt die Temperatur vorzugsweise 100°C oder mehr, stärker bevorzugt 200°C oder mehr und noch stärker bevorzugt 300°C oder mehr. Indes beträgt die Wärmebehandlungstemperatur zum Beispiel vorzugsweise 900°C oder weniger, stärker bevorzugt 800°C oder weniger und noch stärker bevorzugt 700°C oder weniger.
  • Die Atmosphäre bei der Wärmebehandlung unterliegt keinen Einschränkungen, und Beispiele hierfür können eine sauerstoffhaltige Atmosphäre, eine Inertgasatmosphäre und eine Vakuumatmosphäre beinhalten. Beispiele für die sauerstoffhaltige Atmosphäre können eine Luftatmosphäre, eine Mischatmosphäre aus Sauerstoff und Inertgas und eine reine Sauerstoffatmosphäre beinhalten. Beispiele für die Inertgasatmosphäre können Stickstoffgas und Argongas beinhalten. Wenn es beispielsweise schwierig ist, das gewünschte isolierende Oxid zu bilden, da die Sauerstoffkonzentration zu hoch ist, dann ist es zu bevorzugen, die Sauerstoffkonzentration auf das geeignete Niveau abzusenken. Wenn ferner beispielsweise die aktiven Materialien bei der Temperatur, bei der das isolierende Oxid gebildet wird, reduziert und zersetzt werden, dann ist es zu bevorzugen, die Wärmbehandlung in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre (wie etwa einer Luftatmosphäre) durchzuführen, um die Reduktions-Zersetzungs-Reaktion zu hemmen. Die Wärmebehandlungszeit liegt zum Beispiel vorzugsweise in einem Bereich von 1 Minute bis 24 Stunden, und stärker bevorzugt in einem Bereich von 10 Minuten bis 10 Stunden. Beispiele für das Verfahren zum Wärmebehandeln können ein Verfahren unter Verwendung eines Brennofens beinhalten.
  • Auch können die Bildung des isolierenden Oxids und die Zusammensetzung des gebildeten isolierenden Oxids beispielsweise anhand einer Röntgenbeugungs(XRD)-Messung und STEM-EDX (JEOL) bestätigt werden.
  • 3. Zugabeschritt
  • Der Zugabeschritt ist ein Schritt des Zugebens eines Elektrolytmaterials zu dem Elektrodenelement während des Erstellungsschritts oder nach dem Wärmbehandlungsschritt. Das Elektrolytmaterial ist inhaltlich gleich den oben in „A. Lithium-Ionen-Batterie” beschriebenen.
  • Der Zugabeschritt erfolgt zum Beispiel vorzugsweise nach dem Wärmebehandlungsschritt, wenn das Elektrolytmaterial ein Flüssigelektrolyt ist, und vorzugsweise während des Erstellungsschritts, wenn das Elektrolytmaterial ein Festkörperelektrolytmaterial ist.
  • Im Übrigen ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt. Die Ausführungsformen sind beispielhaft angegeben, und andere Variationen sind dazu gedacht, im technischen Umfang der vorliegenden Offenbarung beinhaltet zu sein, sofern sie im Wesentlichen die gleiche Beschaffenheit aufweisen wie der im Anspruch der vorliegenden Offenbarung beschriebene technische Gedanke und eine dazu gleiche Funktionsweise und Wirkung bieten.
  • Beispiele
  • Die vorliegende Offenbarung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Beispiele ausführlicher beschrieben.
  • [Beispiel 1]
  • Ein unterstützendes Experiment wurde durchgeführt, um ein isolierendes Oxid in einer Grenzfläche zwischen einem Kathodenaktivmaterial und einem Anodenaktivmaterial zu bilden.
  • Eine Mischelektrode des Kathodenaktivmaterials und des Anodenaktivmaterials wurde in Übereinstimmung mit dem in 7 gezeigten Flussdiagramm hergestellt. Erstellt wurden LiCoO2 als das Kathodenaktivmaterial und Si-Pulver als das Anodenaktivmaterial, welche auf ein molares Verhältnis von LiCoO2:Si = 1:4 abgewogen wurden und von einem Achat-Mörser vermischt wurden. Das erhaltene Gemisch wurde mit 1 Tonne verpresst, um ein Pellet zu erhalten. Die Pulver des Kathodenaktivmaterials wurden auf eine Oberfläche des erhaltenen Pellets gegeben, und die Pulver des Anodenaktivmaterials wurden auf die andere Oberfläche des erhaltenen Pellets gegeben, und das Pellet wurde mit 2 Tonnen verpresst, um einen Formkörper zu erhalten. Der erhaltene Formkörper wurde bei 900°C für 1 Stunde in einer Luftatmosphäre gebrannt, und dadurch wurde eine Mischelektrode erhalten.
  • [Auswertung]
  • (Röntgenbeugungsmessung)
  • Eine Röntgenbeugungs(XRD)-Messung wurde für die in Beispiel 1 erhaltene Mischelektrode durchgeführt. Ein CuKα-Strahl wurde für die Messung verwendet, und die Bedingungen für die Messung waren: 2θ = 10° bis 80°, 5°/min, und 0,02° pro Schritt. Das Ergebnis ist in 9 gezeigt. Wie in 9 gezeigt, wurden in Beispiel 1 die Peaks von SiO2 und die Peaks von Li2Co(SiO4)2 und Li2Si2O5 beobachtet. Hier fallen SiO2, Li2Co(SiO4)2 und Li2Si2O5 unter das isolierende Oxid in der vorliegenden Offenbarung. Somit wurde bestätigt, dass das isolierende Oxid in der Grenzfläche zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial gebildet wurde.
  • [Beispiel 2]
  • Eine Batterie wurde in Übereinstimmung mit dem in 8 gezeigten Flussdiagramm hergestellt. Erstellt wurden LiCoO2 als das Kathodenaktivmaterial und Si als das Anodenaktivmaterial. Die Pulver des Kathodenaktivmaterials wurden mit 1 Tonne verpresst, um ein Pellet zu erhalten. Die Pulver des Anodenaktivmaterials wurden auf eine Oberfläche des erhaltenen Pellets gegeben und mit 2 Tonnen verpresst, um einen Formkörper zu erhalten. Der erhaltene Formkörper wurde für 1 Stunde bei 900°C in einer Luftatmosphäre gebrannt, und dadurch wurde eine Auswertungselektrode erhalten.
  • Ein gelöster LiPF6-Stoff wurde im Verhältnis von 1 mol/l mit einem Lösungsmittel vermischt, welches eine Mischlösung aus Ethylencarbonat, Dimethylcarbonat und Ethylmethylcarbonat war, und dadurch wurde ein nichtwässriger Flüssigelektrolyt erhalten.
  • Die erhaltene Auswertungselektrode wurde mit dem nichtwässrigen Flüssigelektrolyten vakuumimprägniert, jeweils mit einer 15 μm dicken Aluminiumfolie als dem Kathodenstromkollektor und einer 10 μm dicken Kupferfolie als dem Anodenstromkollektor verbunden und in einer aus SUS hergestellten Knopfzelle vom Typ 2032, welche als das Batteriegehäuse erstellt wurde, abgelegt, und dadurch wurde eine Auswertungsbatterie hergestellt.
  • [Beispiel 3]
  • Eine Auswertungsbatterie wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, dass LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 als das Kathodenaktivmaterial verwendet wurde.
  • [Beispiel 4]
  • Eine Auswertungsbatterie wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, dass LiNi0,5Mn1,5O4 als das Kathodenaktivmaterial verwendet wurde.
  • [Beispiel 5]
  • Eine Auswertungsbatterie wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, dass ein Li-Metall als das Anodenaktivmaterial verwendet wurde und die Bedingungen zum Brennen des Formkörpers in 100°C für 3 Stunden geändert wurden.
  • [Beispiel 6]
  • Eine Auswertungsbatterie wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die in Beispiel 1 erhaltene Mischelektrode als die Auswertungselektrode verwendet wurde.
  • [Vergleichsbeispiel 1]
  • Das in Beispiel 1 erhaltene Gemisch (das Gemisch vor dem Brennen) wurde mit 2 Tonnen verpresst, um ein Pellet zu erhalten. Eine Auswertungsbatterie wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das erhaltene Pellet als die Auswertungselektrode verwendet wurde.
  • [Auswertung]
  • (Lade- und Entladeversuch)
  • Ein Lade- und Entladeversuch wurde für die in Beispiel 2 bis 6 und Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen Auswertungsbatterien durchgeführt. Insbesondere wurde ein Konstantstromladen bei 0,01 C für 20 Stunden mit 160 mAh/g durchgeführt, und danach wurde ein Konstantstromentladen bei 0,01 C bis zur Untergrenze von 2,5 V durchgeführt. Die Ergebnisse sind in 10 bis 14 gezeigt.
  • Wie in 10 bis 14 gezeigt, wurde in Beispiel 2 bis 6 bestätigt, dass die Lithium-Ionen-Batterie mit dem in der Grenzfläche zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial gebildeten isolierenden Oxid geladen und entladen wurde. Der Grund hierfür war vermutlich der, dass die Distanz zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial verkürzt wurde, während das von selbst gebildete isolierende Oxid Kurzschlüsse unterband, was zu einer Verkürzung der Ionenleitpfade führte.
  • Hingegen wurde in Vergleichsbeispiel 1 das Laden und Entladen der Batterie nicht bestätigt. Der Grund hierfür war vermutlich der, dass das isolierende Oxid nicht in der Grenzfläche zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial gebildet war und somit das mit dem Anodenaktivmaterial in Berührung stehende Kathodenaktivmaterial Kurzschlüsse bewirkte.
  • Eine Verkürzung der Ionenleitpfade wie in den Beispielen 2 bis 6 erlaubte die Verringerung des Ionenleitfähigkeitswiderstands im Vergleich zu den Batterien, in denen die Ionenleitpfade lang sind, wie etwa der in Patentliteratur 1 beschriebenen Lithium-Ionen-Sekundärbatterie mit einem Separator und der in Patentliteratur 2 beschriebenen Festkörper-Lithium-Ionen-Sekundärbatterie mit einer Festkörperelektrolytmaterialschicht.
  • Auf diese Weise wurde bestätigt, dass die Lithium-Ionen-Batterie mit niedrigem Ionenleitfähigkeitswiderstand durch Selbstbilden des isolierenden Oxids erhalten wurde.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kathodenaktivmaterialschicht
    2
    Anodenaktivmaterialschicht
    3
    isolierendes Oxid
    4, 5
    kurzschlussverhindernde Schicht
    6
    Elektrolytmaterial
    11
    Mischelektrode
    12
    Kathodenstromkollektor
    13
    Anodenstromkollektor
    100
    Lithium-Ionen-Batterie

Claims (7)

  1. Lithium-Ionen-Batterie, umfassend: ein Kathodenaktivmaterial, ein Anodenaktivmaterial, ein isolierendes Oxid mit weder Elektronenleitfähigkeit noch Ionenleitfähigkeit, das in einer Grenzfläche zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial gebildet ist, wobei das isolierende Oxid mindestens eine Art eines in dem Kathodenaktivmaterial beinhalteten Elements und mindestens eine Art eines in dem Anodenaktivmaterial beinhalteten Elements enthält, und ein Elektrolytmaterial, das ein Ionenleitpfad zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kathodenaktivmaterial Li, mindestens eine Art von Co, Mn, Ni und Fe, sowie O umfasst, und das Anodenaktivmaterial mindestens eine Art von Si, Li und Ti umfasst.
  2. Lithium-Ionen-Batterie nach Anspruch 1, umfassend: eine Mischelektrodenschicht, in der das Kathodenaktivmaterial und das Anodenaktivmaterial wirr durcheinanderliegen und das isolierende Oxid weder in einer Grenzfläche der Anodenaktivmaterialien noch in einer Grenzfläche der Kathodenaktivmaterialien vorhanden ist.
  3. Lithium-Ionen-Batterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das isolierende Oxid mindestens eine Art von SiO2, Li2O und TiO2 umfasst.
  4. Lithium-Ionen-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kathodenaktivmaterial mindestens eine Art von LixMO2 (0,5 < x < 1,5; M ist mindestens eine Art von Co, Mn und Ni), LiMn2O4, LiNi0,5Mn1,5O4, LiCoMnO4 und LiMPO4 (M ist mindestens eine Art von Fe, Co, Mn und Ni) umfasst.
  5. Lithium-Ionen-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anodenaktivmaterial mindestens eine Art einer einfachen Substanz von Si, einer einfachen Substanz von Li und Li4Ti5O12 umfasst.
  6. Lithium-Ionen-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrolytmaterial ein Flüssigelektrolyt ist.
  7. Verfahren zur Herstellung einer Lithium-Ionen-Batterie, umfassend: einen Erstellungsschritt des Erstellens eines Elektrodenelements, in dem ein Kathodenaktivmaterial ein Anodenaktivmaterial berührt, einen Wärmebehandlungsschritt des Wärmebehandelns des Elektrodenelements zum Bilden eines isolierenden Oxids mit weder Elektronenleitfähigkeit noch Ionenleitfähigkeit, das mindestens eine Art eines in dem Kathodenaktivmaterial beinhalteten Elements und mindestens eine Art eines in dem Anodenaktivmaterial beinhalteten Elements enthält, in einer Grenzfläche zwischen dem Kathodenaktivmaterialmaterial und dem Anodenaktivmaterial, und einen Zugabeschritt des Zugebens eines Elektrolytmaterials, das ein Ionenleitpfad zwischen dem Kathodenaktivmaterial und dem Anodenaktivmaterial ist, zu dem Elektrodenelement während des Erstellungsschritts oder nach dem Wärmebehandlungsschritt, dadurch gekennzeichnet, dass das Kathodenaktivmaterial Li, mindestens eine Art von Co, Mn, Ni und Fe sowie O umfasst, und das Anodenaktivmaterial mindestens eine Art von Si, Li und Ti umfasst.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109494363B (zh) * 2018-11-07 2021-05-14 北京理工大学 一种SiOx原位改性的NCM三元正极材料及其制备方法
CN111916685B (zh) * 2019-05-08 2022-07-01 浙江伏打科技有限公司 一种有机钛硅聚合物热分解制备钛硅聚合氧化物复合锂离子电池负极材料的方法
CN112420977B (zh) * 2019-08-21 2021-12-07 比亚迪股份有限公司 一种锂电池及其制备方法
KR20230125026A (ko) * 2020-12-25 2023-08-28 가부시끼가이샤 레조낙 리튬 이온 전도성 고체 전해질 및 전고체 전지
CN114784387A (zh) * 2022-05-06 2022-07-22 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种干法双电极锂电池及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013137947A (ja) 2011-12-28 2013-07-11 Panasonic Corp リチウムイオン二次電池およびリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法
JP2014029810A (ja) 2012-07-31 2014-02-13 Toyota Motor Corp 全固体電池およびその製造方法
JP2014116129A (ja) 2012-12-07 2014-06-26 Samsung R&D Institute Japan Co Ltd リチウムイオン二次電池及びリチウム二次電池用正極活物質合材の製造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001243984A (ja) * 2000-02-28 2001-09-07 Kyocera Corp 固体電解質電池およびその製造方法
WO2003043108A1 (en) * 2001-11-13 2003-05-22 Midwest Research Institute Buried anode lithium thin film battery and process for forming the same
US8883347B2 (en) * 2006-05-23 2014-11-11 Namics Corporation All solid state secondary battery
JP2008294314A (ja) 2007-05-28 2008-12-04 Sanyo Electric Co Ltd キャパシタ
JP5169181B2 (ja) * 2007-11-30 2013-03-27 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 非水電解液二次電池
JP5337546B2 (ja) * 2009-03-18 2013-11-06 株式会社半導体エネルギー研究所 電気化学キャパシタの作製方法
JP5572974B2 (ja) * 2009-03-24 2014-08-20 セイコーエプソン株式会社 固体二次電池の製造方法
EP2555308B1 (de) * 2010-03-31 2024-04-10 National Institute for Materials Science Festkörper-lithiumbatterie
JPWO2011145462A1 (ja) * 2010-05-17 2013-07-22 住友電気工業株式会社 非水電解質電池用正極体及びその製造方法、並びに非水電解質電池
US20140227578A1 (en) * 2011-05-19 2014-08-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Lithium solid state battery
JP2013232335A (ja) * 2012-04-27 2013-11-14 Sumitomo Electric Ind Ltd 非水電解質電池の製造方法、および非水電解質電池
CN107528043B (zh) * 2016-06-22 2022-03-29 松下知识产权经营株式会社 电池

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013137947A (ja) 2011-12-28 2013-07-11 Panasonic Corp リチウムイオン二次電池およびリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法
JP2014029810A (ja) 2012-07-31 2014-02-13 Toyota Motor Corp 全固体電池およびその製造方法
JP2014116129A (ja) 2012-12-07 2014-06-26 Samsung R&D Institute Japan Co Ltd リチウムイオン二次電池及びリチウム二次電池用正極活物質合材の製造方法

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