DE102022135021A1

DE102022135021A1 - Elektrodenschicht und festkörperbatterie

Info

Publication number: DE102022135021A1
Application number: DE102022135021.5A
Authority: DE
Inventors: Akio Mitsui; Yasunari Sugita; Yasutaka Tsutsui
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2022-01-05
Filing date: 2022-12-30
Publication date: 2023-07-06
Also published as: KR20230106091A; US20230231136A1; JP2023100077A; CN116404093A

Abstract

Eine Elektrodenschicht für eine Festkörperbatterie (10) enthält ein Elektrodenaktivmaterial, einen Sulfidfestelektrolyten und eine Restflüssigkeit, wobei die Restflüssigkeit ein δPvon weniger als 2,9 MPa1/2 als einen Hansen-Löslichkeitsparameter und einen Siedepunkt von 190 °C oder höher aufweist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Elektrodenschicht und eine Festkörperbatterie.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Eine Festkörperbatterie ist eine Batterie mit einer Festelektrolytschicht zwischen einer Positivelektrodenschicht und einer Negativelektrodenschicht und hat den Vorteil, dass verglichen mit einer flüssigkeitsbasierten Batterie mit einer Elektrolytlösung, die ein brennbares organisches Lösungsmittel enthält, eine Sicherheitseinrichtung leicht einfacher gehalten sein kann. Die WO 2019203334 A1 offenbart zum Beispiel eine Festelektrolytzusammensetzung, die einen anorganischen Festelektrolyten, ein Bindemittel und ein Dispersionsmedium enthält. Des Weiteren offenbart die WO 2019203334 A1 , dass der Löslichkeitsparameter des Dispersionsmediums 21 MPa^1/2 oder weniger beträgt. Darüber hinaus offenbart die JP 2021132010 A , dass bei der der Herstellung einer Positivelektrodenschicht und einer Negativelektrodenschicht Butylbutyrat als Dispersionsmedium verwendet wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Unter dem Gesichtspunkt der Leistungsverbesserung einer Festkörperbatterie wird eine Elektrolytschicht mit einer guten Kapazitätserhaltungsrate gefordert. Die vorliegende Offenbarung stellt eine Elektrodenschicht mit einer guten Kapazitätserhaltungsrate bereit.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Elektrodenschicht für eine Festkörperbatterie. Die Elektrodenschicht umfasst ein Elektrodenaktivmaterial, einen Sulfidfestelektrolyten und eine Restflüssigkeit, wobei die Restflüssigkeit ein δ_P von weniger als 2,9 MPa^1/2 als einen Hansen-Löslichkeitsparameter und einen Siedepunkt von 190 °C oder höher aufweist.
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist die Elektrodenschicht eine gute Kapazitätserhaltungsrate auf, da δ_P und der Siedepunkt in einem vorgegebenen Bereich liegen.
In dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Menge der Restflüssigkeit in der Elektrodenschicht 1500 ppm oder mehr und 5000 ppm oder weniger betragen.
In dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Restflüssigkeit wenigstens eins von einer naphtalinbasierten Verbindung, einer laurylgruppenhaltigen Verbindung und einer monocyclischen, aromatischen Verbindung enthalten.
In dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung, kann die Restflüssigkeit die naphtalinbasierte Verbindung enthalten.
In dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann die naphtalinbasierte Verbindung Tetralin sein.
In dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann die Restflüssigkeit die laurylgruppenhaltige Verbindung enthalten.
In dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann die Restflüssigkeit die monocyclische, aromatische Verbindung enthalten.
In dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann die Elektrodenschicht eine Positivelektrodenschicht sein.
In dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann die Elektrodenschicht eine Negativelektrodenschicht sein.
Zusätzlich betrifft ein zweiter Aspekt der vorliegenden Offenbarung eine Festkörperbatterie mit einer Positivelektrodenschicht, einer Negativelektrodenschicht und einer Festelektrolytschicht, die zwischen der Positivelektrodenschicht und der Negativelektrodenschicht angeordnet ist. In der Festkörperbatterie ist wenigstens eine aus der Positivelektrodenschicht und der Negativelektrodenschicht die oben beschriebene Elektrodenschicht.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung, weist die Festkörperbatterie eine gute Kapazitätserhaltungsrate auf, da die oben beschriebene Elektrodenschicht verwendet wird.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann eine Elektrolytschicht mit einer guten Kapazitätserhaltungsrate bereitgestellt werden.
Figurenliste
Merkmale, Vorteile und technische sowie industrielle Bedeutung von beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, wobei:

1 eine schematische Querschnittansicht ist, die eine Festkörperbatterie der vorliegenden Offenbarung beispielhaft veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden eine Festelektrolytschicht und eine Festkörperbatterie der vorliegenden Offenbarung im Detail beschrieben.
A. Elektrodenschicht
Eine Elektrodenschicht der vorliegenden Offenbarung ist eine Elektrodenschicht, die für eine Festkörperbatterie verwendet wird und ein Elektrodenaktivmaterial, einen Sulfidfestelektrolyten und eine Restflüssigkeit enthält, wobei die Restflüssigkeit ein δ_P von weniger als 2,9 MPa^1/2 als einen Hansen-Löslichkeitsparameter und einen Siedepunkt von 190 °C oder höher aufweist.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung hat die Elektrodenschicht eine gute Kapazitätserhaltungsrate, da δ_P und der Siedepunkt in einem vorgegebenen Bereich liegen. Das δ_P als Hansen-Löslichkeitsparameter (Hansen Solubility Parameter, HSP) entspricht dabei der Dipol-Wechselwirkungsenergie zwischen Molekülen. Eine Restflüssigkeit mit einem großen δ_P löst sich leicht in einem Sulfidfestelektrolyten, wodurch die Elution von Elemente, die den Sulfidfestelektrolyten bilden, leicht geschieht. Beispielsweise offenbart die WO 2019203334 A1 verschiedene Dispersionsmedien, wie beispielsweise Butylbutyrat, als spezifische Beispiele für ein Dispersionsmedium mit einem SP-Wert von 21 MPa^1/2oder weniger. Wenn die Elektrolytschicht Butylbutyrat als Restflüssigkeit enthält, reagiert sie mit einem Sulfidfestelektrolyten, was in einer Verschlechterung des Sulfidfestelektrolyten (Abnahme der Ionenleitfähigkeit) resultiert, da das δ_P relativ hoch ist. Infolgedessen verschlechtern sich die Lade-und-Entladezykluscharakteristiken. Da die Elektrodenschicht gemäß der vorliegenden Offenbarung dagegen eine Restflüssigkeit mit einem kleinen δ_P enthält, ist es möglich, eine Reaktion zwischen der Restflüssigkeit und dem Sulfidfestelektrolyten zu unterdrücken. Infolgedessen weist die Elektrodenschicht eine gute Kapazitätserhaltungsrate auf.
Wenn die Elektrodenschicht unter Verwendung eines Dispersionsmediums mit einem niedrigen Siedepunkt hergestellt wird, verflüchtigt sich des Weiteren das Dispersionsmedium beim Trocknen leicht aus der Elektrodenschicht, wodurch die Elektrodenschicht leicht bricht. Der Grund dafür liegt vermutlich darin, dass ein sich in der Elektrolytschicht enthaltenes Bindemittel beim Trocknen absondert. Da gemäß der vorliegenden Offenbarung der Siedepunkt der in der Elektrodenschicht verbleibenden Restflüssigkeit dagegen hoch ist, ist es möglich, ein Brechen der Elektrodenschicht zu unterdrücken. Da die in der Elektrodenschicht enthaltene Restflüssigkeit insbesondere ein niedriges δ_P und einen hohen Siedepunkt aufweist, weist die Elektrodenschicht selbst in dem Fall, indem die Menge der Restflüssigkeit wie in den später beschriebenen Beispielen drastisch erhöht ist, eine gute Kapazitätserhaltungsrate auf. Tabelle 1 zeigt spezifische Beispiele für δ_P und den Siedepunkt des Dispersionsmediums. Tabelle 1

Restflüssigkeit δ_P (MPa^1/2) Siedepunkt (°C)

Tetralin 2,0 205

Butylbutyrat 2,9 165

Diisobutylketon 3,7 168,4

Xylol 1,0 138 bis 144

Toluol 1,4 144
1. Restflüssigkeit
Die Elektrodenschicht der vorliegenden Offenbarung enthält eine Restflüssigkeit. Die Restflüssigkeit ist eine in der Elektrodenschicht verbleibende Flüssigkomponente. Die Restflüssigkeit ist typischerweise ein Dispersionsmedium in einer unten beschriebenen Paste. Zusätzlich weist die Restflüssigkeit ein δ_P von weniger als 2,9 MPa^1/2 als einen Hansen-Löslichkeitsparameter und einen Siedepunkt von 190 °C oder mehr auf. Die Elektrodenschicht kann genau eine Art von Restflüssigkeit oder zwei oder mehr Arten von Restflüssigkeiten enthalten.
δ_P der Restflüssigkeit beträgt im Allgemeinen weniger als 2,9 MPa^1/2. δ_P kann 2,5 MPa^1/2 oder weniger betragen, 2,3 MPa^1/2 oder weniger, oder 2,1 MPa^1/2 oder weniger betragen. Wenn δ_P groß ist, wird eine Verschlechterung des Sulfidfestelektrolyten aufgrund der Restflüssigkeit möglicherweise nicht ausreichend unterdrückt.
Der Siedepunkt der Restflüssigkeit ist im Allgemeinen 190 °C oder höher und kann 200°C oder höher, 205 °C oder höher, oder 210 °C oder höher sein. Wenn der Siedepunkt der Restflüssigkeit niedrig ist, besteht die Möglichkeit, dass ein Brechen der Elektrodenschicht nicht ausreichend unterdrückt wird. Auf der anderen Seite liegt der Siedepunkt der Restflüssigkeit zum Beispiel bei 300 °C oder niedriger und kann bei 250 °C oder niedriger liegen. Wenn der Siedepunkt der Restflüssigkeit hoch ist, ist es zum Beispiel notwendig, die Trocknungstemperatur zu erhöhen, um die Restflüssigkeit zu entfernen, wodurch sich die Herstellungseffizienz tendenziell verringert.
Beispiele für die Restflüssigkeit umfassen eine naphthalinbasierte Verbindung, eine laurylgruppenhaltige Verbindung und eine monocyclische, aromatische Verbindung. Die naphtalinbasierte Verbindung ist eine Verbindung mit einem Naphtalingerüst. Beispiele dafür umfassen Tetralin (Tetrahydronaphtalin) und Naphtalin. Die Restflüssigkeit kann Tetralin sein oder nicht. Die laurylgruppenhaltige Verbindung ist eine Verbindung mit einer Laurylgruppe (Dodecylgruppe). Beispiele dafür umfassen N,N-Dimethyllaurylamin (N,N-Dimehtlydodecylamin). Die monocyclische, aromatische Verbindung ist eine Verbindung mit einem monocyclischen, aromatischen Kohlenwasserstoff (typischerweise einem Benzolring). Die monocyclische, aromatische Verbindung kann ein monocyclisches, aromatisches Kohlenwasserstoff, zwei monocyclische, aromatische Kohlenwasserstoffe oder drei oder mehr monocyclische, aromatische Kohlenwasserstoffe aufweisen. Beispiele für die monocyclische, aromatische Verbindung umfassen Divinylbenzol, Tetramethylbenzol (zum Beispiel 1,2,3,5-Tetramethylbenzol und 1,2,3,4-Tetramethylbenzol) und Diphenylmethan.
Die Menge der Restflüssigkeit in der Elektrodenschicht beträgt zum Beispiel 500 ppm oder mehr und 7000 ppm oder weniger und kann 1000 ppm oder mehr und 6000 ppm oder weniger oder 1500 ppm oder mehr und 5000 ppm oder weniger betragen. Wenn die Menge der Restflüssigkeit klein ist, bricht die Elektrodenschicht leicht. Auf der anderen Seite ist selbst in dem Fall, in dem die Menge der Restflüssigkeit groß ist, der Effekt auf die Kapazitätserhaltungsrate klein; jedoch kann die volumetrische Energiedichte relativ gering sein. Des Weiteren nimmt in der vorliegenden Offenbarung die Kapazitätserhaltungsrate selbst in dem Fall, in dem die Menge der Restflüssigkeit relativ groß ist, kaum ab. Infolgedessen besteht der Vorteil, dass der Trocknungsschritt bei der Herstellung der Elektrodenschicht einfacher gehalten werden kann. Die Menge der Restflüssigkeit kann durch die später beschriebene Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) bestimmt werden.
2. Elektrodenaktivmaterial
Die Elektrodenschicht der vorliegenden Offenbarung enthält ein Elektrodenaktivmaterial. Das Elektrodenaktivmaterial kann ein Positivelektrodenaktivmaterial oder Negativelektrodenaktivmaterial sein.
Beispiele für das Positivelektrodenaktivmaterial umfassen ein Oxidaktivmaterial. Beispiele für das Oxidaktivmaterial umfassen Steinsalzsschichttyp-Aktivmaterialien wie beispielsweise LiCoO₂, LiMnO₂, LiNiO₂, LiVO₂ und LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂, Spinelltyp-Aktivmaterialien wie beispielsweise LiMn₂O₄ und Li(Ni_0,5Mn_1,5)O₄, LiFePO₄ und Olivintyp-Aktivmaterialien wie beispielsweise LiMnPO₄, LiNiPO₄ und LiCoPO₄. Die Oberfläche des Positivelektrodenaktivmaterials ist vorzugweise mit einem ionenleitenden Oxid beschichtet. Der Grund dafür ist, dass es möglich ist, eine Reaktion zwischen dem Positivelektrodenaktivmaterial und dem Sulfidfestelektrolyten zu unterdrücken, um eine Hochwiderstandsschicht zu bilden. Beispiele für das ionenleitende Oxid umfassen LiNbO₃. Die Dicke des ionenleitenden Oxids beträgt zum Beispiel 1 nm oder mehr und 30 nm oder weniger.
Beispiele für das Negativelektrodenaktivmaterial umfassen Li-basierte Aktivmaterialien wie beispielsweise metallisches Lithium und Lithiumlegierungen; kohlenstoffbasierte Aktivmaterialien wie beispielsweise Graphit und harter Kohlenstoff; oxidbasierte Aktivmaterialien wie beispielsweise Lithiumtitanat; und Si-basierte Aktivmaterialien wie beispielsweise Si als einfache Substanz, Si-Legierung und Siliziumoxid (SiO). Lithiumtitanat (LTO) ist eine Verbindung die Li, Ti und O enthält. Beispiele für die Verbindungen von Lithiumtitanat umfassen Li_xTi_yO_z (3,5 ≤ x ≤ 4,5, 4,5 ≤ y≤ 5,5 und 11 ≤ z ≤ 13). x kann 3,7 oder mehr und 4,3 oder weniger, oder 3,9 oder mehr und 4,1 oder weniger sein. y kann 4,7 oder mehr und 5,3 oder weniger, oder 4,9 oder mehr und 5,1 oder weniger sein. z kann 11,5 oder mehr und 12,5 oder weniger, oder 11,7 oder mehr und 12,3 oder weniger sein. Lithiumtitanat weist vorzugsweise eine durch Li₄Ti₅O₁₂ repräsentierte Zusammensetzung auf.
Beispiele für die Form des Elektrodenaktivmaterials umfassen eine Partikelform. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser (D₅₀) des Elektrodenaktivmaterials beträgt zum Beispiel 10 nm oder mehr und 50 nm oder weniger und sie kann 100 nm oder mehr und 20 µm oder weniger betragen. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser (D₅₀) repräsentiert einen Partikeldurchmesser (Mediandurchmesser) einer 50 % Akkumulation der kumulativen Partikeldurchmesserverteilung, wobei der durchschnittliche Partikeldurchmesser zum Beispiel aus einer Messung mit einem Laserbeugungsmessgerät für die Partikeldurchmesserverteilung oder einem Rasterelektronenmikroskop (REM) berechnet wird.
Der Anteil des Elektrodenaktivmaterials in der Elektrodenschicht beträgt zum Beispiel 20 Vol.-% oder mehr und 80 Vol.-% oder weniger und kann 30 Vol.-% oder mehr und 70 Vol.-% oder weniger oder 40 Vol.-% oder mehr und 65 Vol.-% oder weniger betragen. Wenn der Anteil des Elektrodenaktivmaterials klein ist, besteht die Möglichkeit, dass die volumetrische Energiedichte gering ist. Wenn auf der anderen Seite der Anteil des Elektrodenaktivmaterials groß ist, besteht die Möglichkeit, dass kein ausreichender Ionenleitpfad gebildet wird.
3. Sulfidfestelektrolyt
Die Elektrolytschicht der vorliegenden Offenbarung enthält einen Sulfidfestelektrolyten. Der Sulfidfestelektrolyt bildet einen Ionenleitpfad in der Elektrolytschicht. Der Sulfidfestelektrolyt enthält im Allgemeinen Schwefel (S) als Hauptkomponente der anionischen Elemente. Der Sulfidfestelektrolyt enthält zum Beispiel Li, A (A ist wenigstens ein Element aus P, As, Sb, Si, Ge, Sn, B, Al, Ga und In) und S. A enthält vorzugsweise wenigstens P, und der Sulfidfestelektrolyt kann wenigstens ein Element aus Cl, Br und I als Halogen enthalten. Des Weiteren kann der Sulfidfestelektrolyt O enthalten.
Der Sulfidfestelektrolyt kann ein glasbasierter Sulfidfestelektrolyt, ein glaskeramikbasierter Sulfidfestelektrolyt oder ein kristalliner Sulfidfestelektrolyt sein. Wenn der Sulfidfestelektrolyt eine Kristallphase aufweist, umfassen Beispiele für die Kristallphase eine Thio-LISICON-Typ-Kristallphase, eine LGPS-Typ-Kristallphase und eine Argyrodittyp-Kristallphase.
Die Zusammensetzung des Sulfidfestelektrolyten ist in keiner Weise beschränkt. Beispiele davon umfassen jedoch xLi₂S (100 - x)P₂S₅ (70 ≤ x ≤ 80) und yLiI zLiBr (100 - y - z)(xLi₂S (1 - x)P₂S₅) (0,7 ≤x ≤0,8, 0 ≤y ≤ 30, 0 ≤z ≤30).
Der Sulfidfestelektrolyt kann eine durch die allgemeine Formel Li_4-xGe_1- _xP_xS₄ (0 < x < 1) repräsentierte Zusammensetzung aufweisen. In der obigen allgemeinen Formel kann wenigstens ein Teil von Ge durch wenigstens ein Element aus Sb, Si, Sn, B, Al, Ga, In, Ti, Zr, V und Nb substituiert sein. In der obigen allgemeinen Formel kann wenigstens ein Teil von P durch wenigstens ein Element aus Sb, Si, Sn, B, Al, Ga, In, Ti, Zr, V und Nb substituiert sein. In der obigen allgemeinen Formel kann wenigstens ein Teil von Li durch wenigstens ein Element aus Na, K, Mg, Ca und Zn substituiert sein. In der obigen allgemeinen Formel kann wenigstens ein Teil von S durch ein Halogen substituiert sein (wenigstens ein Element aus F, Cl, Br und I).
Beispiele für andere Zusammensetzungen des Sulfidfestelektrolyten umfassen Li_7-x-2yPS_6-x-yX_y, Li_s-x-2ySiS_6-x-yX_y und Li_s-x-2_yGeS_6-x-yX_y, In diesen Zusammensetzungen ist x wenigstens ein Element aus F, Cl, Br und I, und x und y genügen 0 ≤ x bzw. 0 ≤ y.
Der Sulfidfestelektrolyt weist vorzugsweise eine hohe Li-Ionenleitfähigkeit auf. Die Li-Ionenleitfähigkeit des Sulfidfestelektrolyten beträgt bei 25 °C zum Beispiel 1 × 10^-4 S/cm oder mehr und beträgt vorzugsweise 1 × 10^-3 S/cm oder mehr. Der Sulfidfestelektrolyt weist vorzugsweise hohe Isolationseigenschaften auf. Die Elektrodenleitfähigkeit des Sulfidfestelektrolyten beträgt bei 25 °C zum Beispiel 10^-6 S/cm oder weniger und kann 10^-8 S/cm oder weniger oder 10^-10 S/cm oder weniger betragen. Zusätzlich umfassen Beispiele für die Form des Sulfidfestelektrolyten eine Partikelform. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser (D₅₀) des Sulfidfestelektrolyten beträgt zum Beispiel 0,1 µm oder mehr und 50 µm oder weniger.
Der Anteil des Sulfidfestelektrolyten in der Elektrolytschicht beträgt zum Beispiel 15 Vol.-% oder mehr und 75 Vol.-% oder weniger und kann 15 Vol.-% oder mehr und 60 Vol.-% oder weniger betragen. Wenn der Anteil des Sulfidfestelektrolyten niedrig ist, besteht die Möglichkeit, dass der Ionenleitpfad nicht ausreichend gebildet ist. Auf der anderen Seite besteht in dem Fall, in dem der Anteil des Sulfidfestelektrolyten hoch ist, die Möglichkeit, dass die volumetrische Energiedichte verringert ist.
Der Anteil des Elektrodenaktivmaterials bezogen auf das Elektrodenaktivmaterial und den Sulfidfestelektrolyten insgesamt beträgt zum Beispiel 40 Vol.-% oder mehr und 80 Vol.-% oder weniger und kann 50 Vol.-% oder mehr und 80 Vol.-% oder weniger oder 60 Vol.-% oder mehr und 70 Vol.-% oder weniger betragen. Wenn der Anteil des Elektrodenaktivmaterials klein ist, besteht die Möglichkeit, dass die volumetrische Energiedichte gering ist. Auf der anderen Seite besteht in dem Fall, in dem der Anteil des Elektrodenaktivmaterials groß ist, die Möglichkeit, dass der Ionenleitpfad nicht ausreichend gebildet ist.
Der Anteil des Elektrodenaktivmaterials und Sulfidfestelektrolyten insgesamt in der Elektrolytschicht beträgt zum Beispiel 75 Vol.-% oder mehr und weniger als 100 Vol.-% und kann 80 Vol.-% oder mehr und weniger als 100 Vol.-% oder 90 Vol.-% oder mehr und weniger als 100 Vol.-% betragen.
4. Elektrolytschicht
Die Elektrolytschicht der vorliegenden Offenbarung enthält das Elektrodenaktivmaterial, den Sulfidfestelektrolyten und die Restflüssigkeit, die oben beschrieben wurden. Die Elektrolytschicht kann eine Positivelektrodenschicht oder eine Negativelektrodenschicht sein.
Die Elektrolytschicht der vorliegenden Offenbarung kann ein leitfähiges Material enthalten. Beispiele für das leitfähige Material umfassen ein Kohlenstoffmaterial, Metallpartikel und ein leitfähiges Polymer. Beispiele für das Kohlenstoffmaterial umfassen partikelförmige Kohlenstoffmaterialien wie beispielsweise Acetylenruß (Acetylene Black, AB) und Ketjenruß (Ketjen Black, KB) und faserförmige Kohlenstoffmaterialien wie beispielsweise Kohlenstofffasern, Kohlenstoffnanoröhren (Carbon Nano Tubes, CNT) und Kohlenstoffnanofasern (Carbon Nanofibers, CNF). Der Anteil des leitfähigen Materials in der Elektrolytschicht beträgt zum Beispiel 0,1 Vol.-% oder mehr und 10 Vol.-% oder weniger und kann 0,3 Vol.-% oder mehr und 10 Vol.-% oder weniger betragen.
Die Elektrolytschicht der vorliegenden Offenbarung kann ein Bindemittel enthalten. Beispiele für das Bindemittel umfassen fluorbasierte Bindemittel wie beispielsweise Polyvinylidenflourid (PVDF) und Polytetraflourethylen (PTFE) und kautschukbasierte Bindemittel wie beispielsweise Acrylatebutadienkautschuk (Acrylate-Butadien Rubber, ABS) und Styrolbutadienkautschuk (Styrene-Butadien Rubber, SBR). Der Anteil des Bindemittels in der Elektrolytschicht beträgt zum Beispiel 1 Vol.-% oder mehr und 20 Vol.-% oder weniger und kann 5 Vol.-% oder mehr und 20 Vol.-% oder weniger betragen. Die Dicke der Elektrolytschicht beträgt zum Beispiel 0,1 µm oder mehr und 1000 µm oder weniger.
Ein Verfahren zur Herstellung der Elektrolytschicht der vorliegenden Offenbarung ist in keiner Weise beschränkt. In der vorliegenden Offenbarung ist es ebenfalls möglich, ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrolytschicht bereitzustellen, das ein Verfahren zur Herstellung einer Festkörperbatterie ist und einen Vorbereitungsschritt zum Vorbereiten einer Paste, die ein Elektrodenaktivmaterial, einen Sulfidfestelektrolyten und ein Dispersionsmedium enthält, einen Beschichtungsschritt zum Aufbringen der Paste, um eine Beschichtungsschicht auszubilden, und einen Trocknungsschritt zum Trocknen der Beschichtungsschicht, um das Dispersionsmedium zu entfernen, in der das Dispersionsmedium ein δ_P von weniger als 2,9 MPa1/2 als einen Hansen-Löslichkeitsparameter und einen Siedepunkt von 190 °C oder mehr aufweist. Die Paste kann des Weiteren wenigstens eines aus einem leitfähigen Material und einem Bindemittel enthalten. Das Verfahren zum Aufbringen der Paste ist in keiner Weise beschränkt und Beispiele dafür umfassen ein Rakelverfahren. Die Trocknungstemperatur der Beschichtungsschicht liegt zum bei Beispiel 80 °C oder höher und 120 °C oder niedriger. Die Trocknungszeit der Beschichtungsschicht beträgt zum Beispiel 10 Minuten oder mehr und 5 Stunden oder weniger. Die Restmenge des Dispersionsmediums (die Menge der Restflüssigkeit) in der Elektrolytschicht liegt vorzugsweise in dem oben beschriebenen Bereich.
B. Festkörperbatterie
1 ist eine schematische Querschnittansicht, die eine Festkörperbatterie der vorliegenden Offenbarung beispielhaft veranschaulicht. Eine in 1 veranschaulichte Festkörperbatterie 10 weist eine Positivelektrodenschicht 1, eine Negativelektrodenschicht 2, eine zwischen der Positivelektrodenschicht 1 und der Negativelektrodenschicht 2 angeordnete Festelektrolytschicht 3, einen Positivelektrodenstromkollektor 4, der Strom von der Positivelektrode 1 sammelt, und einen Negativelektrodenstromkollektor 5, der Strom von der Negativelektrode 2 sammelt, auf. In der vorliegenden Offenbarung ist wenigstens eine der Positivelektrodenschicht 1 und der Negativelektrodenschicht 1 die unter „A. Elektrolytschicht“ beschriebene Elektrolytschicht.
Da gemäß der vorliegenden Offenbarung die oben beschriebene Elektrolytschicht verwendet wird, weist die Festkörperbatterie eine gute Kapazitätserhaltungsrate auf.
1. Positivelektrodenschicht und Negativelektrodenschicht
Da die Positivelektrodenschicht und die Negativelektrodenschicht der vorliegenden Offenbarung dieselben sind, wie sie unter „A. Elektrolytschicht“ beschrieben wurden, wird deren Beschreibung hier weggelassen. In der vorliegenden Offenbarung kann jeder der folgenden Fälle gut sein: (i) die Positivelektrodenschicht entspricht der oben beschriebenen Elektrolytschicht, die Negativelektrodenschicht entspricht jedoch nicht der oben beschriebenen Elektrolytschicht, (ii) die Positivelektrodenschicht entspricht nicht der oben beschriebenen Elektrolytschicht, die Negativelektrodenschicht entspricht jedoch der oben beschriebenen Elektrolytschicht oder (iii) sowohl die Positivelektrodenschicht, als auch die Negativelektrodenschicht entsprechen der oben erwähnten Elektrolytschicht.
2. Festelektrolytschicht
Die Festelektrolytschicht der vorliegenden Offenbarung ist zwischen der Positivelektrodenschicht und der Negativelektrodenschicht angeordnet. Die Festelektrolytschicht enthält wenigstens einen Festelektrolyten und kann des Weiteren ein Bindemittel enthalten. Da der Festelektrolyt und das Bindemittel dieselben sind, wie sie oben unter „A. Elektrolytschicht“ beschrieben wurden, wird deren Beschreibung hier weggelassen. Die Dicke der Festelektrolytschicht beträgt zum Beispiel 0,1 µm oder mehr und 1000 µm oder weniger.
3. Festkörperbatterie
„Festkörperbatterie“ betrifft in der vorliegenden Offenbarung eine Batterie, die mit einer Festelektrolytschicht (wenigstens einer Schicht, die einen Festelektrolyten enthält) ausgestattet ist. Die Festkörperbatterie der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Stromerzeugungselement mit einer Positivelektrodenschicht, einer Festelektrolytschicht und einer Negativelektrodenschicht. Das Stromerzeugungselement weist im Allgemeinen einen Positivelektrodenstromkollektor und einen Negativelektrodenstromkollektor auf. Der Positivelektrodenstromkollektor ist zum Beispiel auf derjenigen Oberfläche der Positivelektrodenschicht angeordnet, die auf der von der Festelektrolytschicht abgewandten Seite liegt. Beispiele für das Material des Positivelektrodenstromkollektors umfassen Metall wie beispielsweise Aluminium, Edelstahl (SUS) und Nickel. Beispiele für die Form des Positivelektrodenstromkollektors umfassen eine Folienform und eine Netz-, Gitter- oder Maschenform. Auf der anderen Seite ist der Negativelektrodenstromkollektor zum Beispiel auf derjenigen Oberfläche der Negativelektrodenschicht angeordnet, die auf einer der Festelektrolytschicht abgewandten Seite liegt. Beispiele für das Material den Negativelektrodenstromkollektor umfassen Metalle wie beispielsweise Kupfer, Edelstahl (SUS) und Nickel. Beispiele für die Form des Negativelektrodenstromkollektors umfassen eine Folienform und eine Netz-, Gitter- oder Maschenform.
Die Festkörperbatterie der vorliegenden Offenbarung kann einen Außenkörper umfassen, der das Stromerzeugungselement aufnimmt. Beispiele für den Außenkörper umfassen einen Laminattyp-Außenkörper und einen Gehäusetyp-Außenkörper. Des Weiteren kann die Festkörperbatterie der vorliegenden Offenbarung mit einer Spann- bzw. Haltevorrichtung ausgestattet sein, die auf das Stromerzeugungselement einen Spann- bzw. Haltedruck in Dickenrichtung ausübt. Als Haltevorrichtung kann eine bekannte Vorrichtung verwendet werden. Der Spanndruck beträgt zum Beispiel 0,1 MPa oder mehr und 50 MPa oder weniger und kann 1 MPa oder mehr und 20 MPa oder weniger betragen. Wenn der Haltedruck klein ist, besteht die Möglichkeit, dass keine guten Ionenleitpfade und Elektronenleitpfade gebildet werden. Wenn auf der anderen Seite der Haltedruck groß, besteht die Möglichkeit, dass die Größe der Haltevorrichtung zunimmt und dadurch die volumetrische Energiedichte verringert wird.
Die Art der Festkörperbatterie der vorliegenden Offenbarung ist in keiner Weise beschränkt, sie ist jedoch typischerweise eine Lihiumionensekundärbatterie. Die Anwendung der Festkörperbatterie ist in keiner Weise beschränkt. Beispiel hierfür umfassen jedoch eine Stromquelle für Fahrzeuge wie beispielsweise ein hybridelektrisches Fahrzeug (Hybrid Electric Vehicle, HEV), ein plug-in-hybridelektrisches Fahrzeug (Plug-In Hybrid Electric Vehicle, PHEV), ein batterieelektrisches Fahrzeug (Battery Electric Vehicle, BEV) und dein Benzin- oder Dieselfahrzeug. Insbesondere wird sie vorzugsweise als Stromquelle zum Antreiben eines hybridelektrischen Fahrzeugs, eines plug-in-hybridelektrischen Fahrzeugs oder eines batterieelektrischen Fahrzeugs verwendet. Des Weiteren kann die Festkörperbatterie der vorliegenden Offenbarung als Stromquelle für einen anderen bewegten Körper (zum Beispiel einen Zugs, ein Schiffs oder ein Flugzeug) als ein Fahrzeug oder als Stromquelle für elektrische Produkte wie beispielsweise Informationsverarbeitungsvorrichtungen verwendet werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt ist. Die obige Ausführungsform ist lediglich ein Beispiel, so dass jedes andere Beispiel, das im Wesentlichen die selbe Konfiguration mit derselben Wirkung oder demselben Effekt wie die in den Ansprüche der vorliegenden Offenbarung beschriebene technische Idee aufweist, im technischen Rahmen der vorliegenden Offenbarung enthalten.
Experimentelles Beispiel 1
Ein Sulfidfestelektrolyt (10LiI·15LiBr·75 (0,75Li₂S·0,25P₂S₅)) wurde zu Tetralin (δ_P = 2,0, Siedepunkt: 205 °C) gegeben, und die resultierende Mischung wurde unter Verwendung eines Ultraschallhomogenisators (UH-50, hergestellt von SMT Co., Ltd.) gemischt, um eine Dispersionsflüssigkeit zu erhalten. Anschließend wurde der Feststoffinhalt unter Verwendung einer Zentrifuge abgetrennt, um eine Lösung zu erhalten.
Experimentelles Beispiel 2
Abgesehen davon, dass anstelle von Tetralin Butylbutyrat (δ_P = 2,9, Siedepunkt: 165 °C) verwendet wurde, wurde eine Lösung auf dieselbe Weise wie im Experimentellen Beispiel 1 erhalten.
Evaluation
Die Li-Menge der in den experimentellen Beispielen 1 und 2 erhaltenen Lösungen wurde durch eine Säurezersetzung/ICP Emissionsspektroskopieanalyse (Säurezersetzung/ICP-AES) bestimmt. Zusätzlich wurde die S-Menge der in den experimentellen Beispielen 1 und 2 erhaltenen Lösungen durch eine Sauerstoffverbrennung/Ionenchromatographieverfahren bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Die in Tabelle 2 gezeigte Li-Menge und S-Menge sind relative Werte wobei das Ergebnis aus dem experimentellen Beispiel 1 auf 1 festgelegt wurde. Tabelle 2

Dispersionsmedium δ_P (MPa^1/2) Li-Menge S-Menge

Experimentelles Beispiel 1 Tetralin 2,0 1 1

Experimentelles Beispiel 2 Butylbutyrat 2,9 180 48
Wie in Tabelle 2 gezeigt, wurde bestätigt, dass Tetralin im Vergleich zu Butylbutyrat eine geringere Reaktivität mit dem Sulfidfestelektrolyten aufgrund des kleinen δ_P aufweist.
Beispiel 1
Ein Li₄Ti₅O₁₂-Partikel (LTO) wurde als Negativelektrodenaktivmaterial verwendet. Das Negativelektrodenaktivmaterial, ein leitfähiges Material (VGCF), ein Bindemittel (PVdF) und ein Dispersionsmedium (Tetralin, δ_P = 2,0, Siedepunkt: 205 °C) wurden abgewogen und für 30 Minuten unter Verwendung eines Ultraschallhomogenisators (UH-50, hergestellt von SMT Co., Ltd.) gemischt. Anschließend wurde ein Sulfidfestelektrolyt (LiI-LiBr-Li₂S-P₂S₅-basierte Glaskeramik) hinzugefügt und nochmals für 30 Minuten unter Verwendung eines Ultraschallhomogenisators (UH-50, hergestellt von SMT Co., Ltd.) gemischt. Im Ergebnis wurde eine Negativelektrodenpaste erhalten. Als Nächstes wurde die Negativelektrodenpaste auf einen Negativelektrodenstromkollektor (eine Ni-Folie) aufgebracht. Nach dem Beschichten wurde eine Trocknung auf einer Heizplatte für 30 Minuten bei 100 °C durchgeführt. Als Ergebnis wurde eine Negativelektrodenschicht auf einem Negativelektrodenstromkollektor gebildet.
Vergleichsbeispiel 1
Eine Negativelektrodenschicht wurde auf einem Negativelektrodenstromkollektor auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 gebildet abgesehen davon, dass anstelle von Tetralin Xylol (δ_P = 1,0, Siedepunkt: 138 °C) verwendet wurde.
Evaluation
Die Oberfläche der im Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 hergestellten Negativelektrodenschicht wurde beobachtet und auf das Vorhandensein von Brüchen geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Table 3

Dispersionsmedium Siedepunkt (°C) Bruch der Negativelektrodenschicht

Beispiel 1 Tetralin 205 nicht vorhanden

Vergleichsbeispiel 1 Xylol 138 vorhanden
Wie in Tabelle 3 gezeigt, sind im Beispiel 1 in der Negativelektrodenschicht keine Brüche vorhanden, wohingegen in der Negativelektrodenschicht im Vergleichsbeispiel 1 Brüche vorhanden sind. Der Grund dafür liegt vermutlich darin, dass das Xylol einen niedrigen Siedepunkt aufweist und sich eine große Menge davon in kurzer Zeit beim Trocknen verflüchtigt hat. Da Tetralin auf der anderen Seite einen hohen Siedepunkt aufweist, wird vermutet, dass sich beim Trocknen keine große Menge davon in kurzer Zeit verflüchtigt hat.
Beispiel 2
Vorbereitung einer Positivelektrodenpaste
Als Positivelektrodenmaterial wurde LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂ verwendet, das mit LiNbO₃ oberflächenbehandelt wurde. Das Positivelektrodenaktivmaterial, ein leitfähiges Material (VGCF), ein Sulfidfestelektrolyt (LiI-LiBr-Li2S-P2S5-basierte Glaskeramik), ein Bindemittel (PVdF) und ein Dispersionsmedium (Tetralin, δ_P = 2,0, Siedepunkt: 205 °C) wurden unter Verwendung eines Ultraschallhomogenisators (UH-50, hergestellt von SMT Co., Ltd.) gemischt. Im Ergebnis wurde eine Positivelektrodenpaste erhalten.
Vorbereitung einer Negativelektrodenpaste
Ein Li₄Ti₅O₁₂-Partikel wurde als Negativelektrodenaktivmaterial verwendet. Das Negativelektrodenaktivmaterial, ein leitfähiges Material (VGCF), ein Bindemittel (PVdF) und ein Dispersionsmedium (Tetralin, δ_P = 2,0, Siedepunkt: 205 °C) wurden abgewogen und für 30 Minuten unter Verwendung eines Ultraschallhomogenisators (UH-50, hergestellt von SMT Co., Ltd.) gemischt. Anschließend wurde ein Sulfidfestelektrolyt (LiI-LiBr-Li2S-P2S5-basierte Glaskeramik) hinzugefügt und nochmals für 30 Minuten unter Verwendung eines Ultraschallhomogenisators (UH-50, hergestellt von SMT Co., Ltd.) gemischt. Als Ergebnis wurde eine Negativelektrodenpaste erhalten.
Vorbereitung einer SE-Schichtpaste
Ein Dispersionsmedium (Heptan), ein Bindemittel (eine Heptanlösung mit 5 Gew.-% eines butadienkautschukbasierten Bindemittels) und ein Sulfidfestelektrolyt (LiI-LiBr-Li₂S-P₂S₅-basierte Glaskeramik, durchschnittlicher Partikeldurchmesser D₅₀: 2,5 µm) wurden in einen Polypropylenbehälter gegeben und für 30 Sekunden unter Verwendung eines Ultraschallhomogenisators (UH-50, hergestellt von SMT Co., Ltd.) gemischt. Als Nächstes wurde der Behälter für 3 Minuten mit einem Schüttler geschüttelt. Als Ergebnis wurde eine Paste für eine Festelektrolytschicht (eine Paste für eine SE-Schicht) erhalten.
Herstellung einer Festkörperbatterie
Zunächst wurde die Positivelektrodenpaste auf einen Positivelektrodenstromkollektor (eine Aluminiumfolie) durch ein Rakelverfahren mittels einer Rakel aufgebracht. Nach dem Beschichten wurde eine Trocknung auf einer Heizplatte für 10 Minuten bei 50 °C durchgeführt und anschließend eine weitere Trocknung auf einer Heizplatte für 10 Minuten bei 100 °C. Als Ergebnis wurde eine Positivelektrode mit einem Positivelektrodenstromkollektor und einer Positivelektrodenschicht erhalten. Als Nächstes wurde die Negativelektrodenpaste auf einen Negativelektrodenstromkollektor (eine Ni-Folie) aufgebracht. Nach dem Beschichten wurde eine Trocknung auf einer Heizplatte für 10 Minuten bei 50 °C durchgeführt und anschließend eine weitere Trocknung auf einer Heizplatte für 10 Minuten bei 100 °C. Als Ergebnis wurde eine Negativelektrode mit einem Negativelektrodenstromkollektor und einer Negativelektrodenschicht erhalten. Dabei wurde das Gewicht pro Einheitsfläche der Negativelektrode so eingestellt, dass die spezifische Ladekapazität der Negativelektrode das 1,15-fache der Positivelektrode betrug, wobei die spezifische Ladekapazität der Positivelektrode 185 mAh/g betrug.
Als Nächstes wurde die Positivelektrode gepresst. Die Oberfläche der Positivelektrodenschicht nach dem Pressen wurde mit der SE-Schichtpaste unter Verwendung einer Düsenbeschichtungsvorrichtung beschichtet und auf einer Heizplatte für 30 Minuten bei 100 °C getrocknet. Anschließend wurde ein Walzenpressen mit einem linearen Druck von 5 Tonnen/cm durchgeführt. Als Ergebnis wurde ein positivelektrodenseitiges Laminat mit einem Positivelektrodenstromkollektor, einer Positivelektrodenschicht und einer Festelektrolytschicht erhalten. Als Nächstes wurde die Negativelektrode gepresst. Die Oberfläche der Negativelektrodenschicht nach dem Pressen wurde mit der SE-Schichtpaste unter Verwendung einer Düsenbeschichtungsvorrichtung beschichtet und auf einer Heizplatte für 30 Minuten bei 100 °C getrocknet. Anschließend wurde ein Walzenpressen mit einem linearen Druck von 5 Tonnen/cm durchgeführt. Als Ergebnis wurde ein negativelektrodenseitiges Laminat mit einem Negativelektrodenstromkollektor, einer Negativelektrodenschicht und einer Festelektrolytschicht erhalten.
Das positivelektrodenseitige Laminat und das negativelektrodenseitige Laminat wurden einem Stanzverfahren unterzogen und so angeordnet, dass die Festelektrolytschichten einander zugewandt waren, und ein nicht gepresster Festelektrolyt dazwischen angeordnet. Anschließend wurde ein Walzenpressen bei 130 °C mit einem linearen Druck von 2 Tonnen/cm durchgeführt, um ein Stromerzeugungselement mit einer Positivelektrode, einer Festelektrolytschicht und einer Negativelektrode in dieser Reihenfolge zu erhalten. Das erhaltene Stromerzeugungselement wurde laminiert und eingeschlossen und mit 5 MPa eingespannt bzw. gehalten, um eine Festkörperbatterie zu erhalten.
Beispiel 3
Eine Festkörperbatterie wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 2 hergestellt mit der abgesehen davon, dass beim Herstellen der Positivelektrodenschicht und der Negativelektrodenschicht die Trocknungsbedingungen dahingehend abgeändert wurden, dass eine Trocknung auf einer Heizplatte für 10 Minuten bei 80 °C und danach eine Trocknung auf einer Heizplatte für 10 Minuten bei 110 °C durchgeführt wurden.
Vergleichsbeispiel 2
Eine Positivelektrodenpaste und eine Negativelektrodenpaste wurden auf die gleiche Weise wie im Beispiel 2 hergestellt abgesehen davon, dass anstelle von Tetralin Butylbutyrat (δ_P = 2,9, Siedepunkt: 165 °C) als Dispersionsmedium verwendet wurde. Eine Festkörperbatterie wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 2 hergestellt abgesehen davon, dass die vorbereiteten Pasten verwendet wurden und die Trocknungsbedingungen beim Herstellen der Positivelektrodenschicht und der Negativelektrodenschicht dahingehend abgeändert wurden, dass eine Trocknung auf einer Heizplatte für 30 Minuten bei 100 °C durchgeführt wurde.
Vergleichsbeispiel 3
Eine Festkörperbatterie wurde auf die gleiche Weise wie im Vergleichsbeispiel 2 hergestellt abgesehen davon, dass die Trocknungsbedingungen beim Herstellen der Positivelektrodenpaste und der Negativelektrodenpaste dahingehend abgeändert wurden, dass eine Trocknung auf einer Heizplatte für 15 Minuten bei 100 °C durchgeführt wurde.
Vergleichsbeispiel 4
Eine Festkörperbatterie wurde auf die gleiche Weise wie im Vergleichsbeispiel 2 hergestellt abgesehen davon, dass die Trocknungsbedingungen beim Herstellen der Positivelektrodenschicht und der Negativelektrodenschicht dahingehend abgeändert wurden, dass eine Trocknung auf einer Heizplatte für 30 Minuten bei 95 °C durchgeführt wurde.
Vergleichsbeispiel 5
Eine Festkörperbatterie wurde auf die gleiche Weise wie im Vergleichsbeispiel 2 hergestellt abgesehen davon, dass die Trocknungsbedingungen beim Herstellen der Positivelektrodenschicht und der Negativelektrodenschicht dahingehende abgeändert wurden, dass eine Trocknung auf einer Heizplatte für 30 Minuten bei 90 °C durchgeführt wurde.
Evaluation
Messung der Restflüssigkeitsmenge
Die Aktivmaterialschichten (die Positivelektrodenschicht und die Negativelektrodenschicht) wurden aus den Elektroden (der Positivelektrode und die Negativelektrode), die in den Beispielen 2 und 3 und den Vergleichsbeispielen 2 und 5 hergestellt wurden, herausgenommen und mit Methanol gerührt. Anschließend wurde der Feststoffgehalt unter Verwendung einer Zentrifuge abgetrennt, um eine Lösung zu erhalten. Die Menge der Restflüssigkeit (die Menge des restlichen Dispersionsmedium) der erhaltenen Lösung wurde durch Gaschromatographie-Massenspektroskopie (GC-MS) bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
Messung der Kapazitätserhaltungsrate

Die Kapazitätserhaltungsrate der Festkörperbatterien, die in den Beispielen 2 und 3 und den Vergleichsbeispielen 2 und 5 hergestellt wurden, wurde gemessen. Insbesondere wurde jede Festkörperbatterie in einem Konstantstrommodus mit einem 0,3 C entsprechenden Strom geladen, in einem Konstantspannungsmodus geladen, nachdem die Zellspannung 2,7 V erreichte, und anschließend das Laden zu dem Zeitpunkt beendet, zu dem der Ladestrom einen 0,01 C entsprechenden Wert erreichte. Anschließend wurde jede Festkörperbatteerie in einem Konstantstrommodus mit einem 0,3 C entsprechenden Strom entladen und das Entladen zu dem Zeitpunkt beendet, zu dem die Spannung 1,5 V erreichte. Die Entladekapazität wurde definiert als die Entladekapazität des ersten Zyklus. Anschließend wurden 5 Lade- und Entladezyklen unter denselben Bedingungen durchgeführt und die Entladekapazität nach dem fünften Zyklus bestimmt. Die Kapazitätserhaltungsrate wurde durch Dividieren der Entladekapazität nach dem fünften Zyklus durch die Entladekapazität nach dem ersten Zyklus bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. Table 4

		Restflüssigkeitsmenge (ppm)		Kapazitätserhaltungsrate (%)
		Positivelektrode	Negativelektrode	Kapazitätserhaltungsrate (%)
Beispiel 2	Tetralin	2600	3100	98
Beispiel 3	Tetralin	1560	1320	99
Vergleichsbeispiel 2	Butylbutyrat	803	856	89
Vergleichsbeispiel 3	Butylbutyrat	2434	968	65
Vergleichsbeispiel 4	Butylbutyrat	1941	910	53
Vergleichsbeispiel 5	Butylbutyrat	1951	1350	51

Wie in Tabelle 4 gezeigt, wurde bestätigt, dass die in den Beispielen 2 und 3 hergestellten Festkörperbatterien eine hohe Kapazitätserhaltungsrate im Vergleich zu den in den Vergleichsbeispielen 2 bis 5 hergestellten Festkörperbatterien aufwiesen. Des Weiteren wurde bestätigt, dass die Kapazitätserhaltungsrate in den Vergleichsbeispielen 2 bis 5 mit steigender Restflüssigkeitsmenge abnahm. Auf der anderen Seite wurde bestätigt, dass im Beispiel 2 eine hohe Kapazitätserhaltungsrate von 98 % erhalten wurde, obwohl eine Elektrodenschicht mit einer Restflüssigkeitsmenge verwendet wurde, die größer war als die, die im Vergleichsbeispiel 5 verwendet wurde.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2019203334 A1 [0002, 0020]
JP 2021132010 A [0002]

Claims

Elektrodenschicht für eine Festkörperbatterie (10), wobei die Elektrodenschicht umfasst: ein Elektrodenaktivmaterial, einen Sulfidfestelektrolyt, und eine Restflüssigkeit, wobei die Restflüssigkeit ein δ_P von weniger als 2,9 MPa^1/2 als ein Hansen-Löslichkeitsparameter und einen Siedepunkt von 190 °C oder höher aufweist.
Elektrodenschicht gemäß Anspruch 1, wobei die Menge der Restflüssigkeit in der Elektrodenschicht 1500 ppm oder mehr und 5000 ppm oder weniger beträgt.
Elektrodenschicht gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Restflüssigkeit wenigstens eine Verbindung aus einer naphtalinbasierten Verbindung, einer laurylgruppenhaltigen Verbindung und einer monocyclischen, aromatischen Verbindung enthält.
Elektrodenschicht gemäß Anspruch 3, wobei die Restflüssigkeit die naphtalinbasierte Verbindung enthält.
Elektrodenschicht gemäß Anspruch 4, wobei die naphtalinbasierte Verbindung Tetralin ist.
Elektrodenschicht gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Restflüssigkeit die laurylgruppenhaltige Verbindung enthält.
Elektrodenschicht gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Restflüssigkeit die monocyclische, aromatische Verbindung enthält.
Elektrodenschicht gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Elektrodenschicht eine Positivelektrodenschicht ist.
Elektrodenschicht gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Elektrodenschicht eine Negativelektrodenschicht ist.
Festkörperbatterie (10), umfassend: einer Positivelektrodenschicht (1), einer Negativelektrodenschicht (2), und einer Festelektrolytschicht (3), die zwischen der Positivelektrodenschicht (1) und der Negativelektrodenschicht (2) angeordnet ist, wobei wenigstens eine aus der Positivelektrodenschicht (1) und der Negativelektrodenschicht (2) die Elektrodenschicht gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ist.