JP2008251219A - 全固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 アノード2と、カソード3と、上記アノード2及び上記カソード3の間に配置される固体電解質層4と、上記アノード2と上記固体電解質層4との間に配置される第1の中間層20、並びに、上記カソード3と上記固体電解質層4との間に形成される第2の中間層30、の少なくとも一方と、を備える全固体リチウムイオン二次電池。
【選択図】 図1
Description
Li1+XAlXTi2−X(PO4)3 …(1)
(0≦x≦2)
で表されるリン酸化合物を含有することも好ましい。更に、固体電解質層4には、リチウムイオン伝導性ナシコン型化合物やLi2S/P2S5等の硫化物、Li0.34La0.51TiO2.94等のリチウムイオン伝導性酸化物、LiPON等のリン酸化合物等を含有させてもよい。
塩化スズと硝酸鉄とをSn:Fe=1:1(モル比)となるように秤量し、そこにSnとFeとの合計のモル数に対してクエン酸1水和物を5当量、エチレングリコールを20当量加えた。この混合物を50℃で5時間攪拌して、ゾル状アノード前駆体を得た。
アノード一次焼結体、固体電解質層一次焼結体及びカソード一次焼結体を貼り合わせる際に、固体電解質層一次焼結体の両面の代わりに、アノード一次焼結体及びカソード一次焼結体のそれぞれの表面にゾル状固体電解質層前駆体を塗布したこと以外は実施例1と同様にして、実施例2のチップ型全固体リチウムイオン二次電池を作製した。
実施例1と同様にして、ゾル状アノード前駆体及びゾル状カソード前駆体を作製した。また、実施例1と同様にして、実施例1におけるゾル状固体電解質層前駆体をゾル状中間層前駆体として作製した。
アノード一次焼結体、固体電解質層一次焼結体及びカソード一次焼結体を貼り合わせる際に、固体電解質層一次焼結体の両面へのゾル状固体電解質層前駆体の塗布を行わなかったこと以外は実施例1と同様にして比較例1のチップ型全固体リチウムイオン二次電池を作製した。
実施例1〜3及び比較例1で得られた全固体リチウムイオン二次電池について、放電温度25℃で定電流放電を行ったときに1時間で放電終了となる電流値を1C、そのときの放電容量を1C容量とし、1C容量を100%とした場合の2C容量の比率(%)を求めた。その結果を表1に示す。
実施例1〜3及び比較例1で得られた全固体リチウムイオン二次電池について、2C−CCCV充電(定電流定電圧充電)を行った後、2C−CC放電(定電流放電)を行い、これを1サイクルとして500サイクル繰り返した。そして、1サイクル目の容量に対する500サイクル目の容量の割合を容量保持率(%)として求めた。その結果を表1に示す。
Claims (14)
- アノードの一次焼結体、カソードの一次焼結体及び固体電解質層の一次焼結体をそれぞれ形成する一次焼結体形成工程と、
前記アノードの一次焼結体と前記カソードの一次焼結体との間に前記固体電解質層の一次焼結体を配置し、且つ、前記アノードの一次焼結体における前記固体電解質層の一次焼結体側の面上又は前記固体電解質層の一次焼結体における前記アノードの一次焼結体側の面上に第1のゾル状中間層前駆体を塗布して形成される未乾燥の第1の前駆体層、及び、前記カソードの一次焼結体における前記固体電解質層の一次焼結体側の面上又は前記固体電解質層の一次焼結体における前記カソードの一次焼結体側の面上に第2のゾル状中間層前駆体を塗布して形成される未乾燥の第2の前駆体層、の少なくとも一方を配置して、積層体を形成する積層体形成工程と、
前記積層体を焼成して、前記アノードの一次焼結体が再焼成されてなるアノードと、前記カソードの一次焼結体が再焼成されてなるカソードと、前記アノード及び前記カソードの間に配置される前記固体電解質層の一次焼結体が再焼成されてなる固体電解質層とを備え、且つ、前記アノードと前記固体電解質層との間に配置される前記第1の前駆体層が焼成されてなる第1の中間層、及び、前記カソードと前記固体電解質層との間に配置される前記第2の前駆体層が焼成されてなる第2の中間層、の少なくとも一方を備える焼結体を得る焼成工程と、
を備える、全固体リチウムイオン二次電池の製造方法。 - 前記第1の中間層は、前記アノードの構成材料及び/又は前記固体電解質層の構成材料を含有するものであり、前記第2の中間層は、前記カソードの構成材料及び/又は前記固体電解質層の構成材料を含有するものである、請求項1記載の全固体リチウムイオン二次電池の製造方法。
- 前記積層体形成工程において、前記第1のゾル状中間層前駆体、及び/又は、前記第2のゾル状中間層前駆体の塗布後に真空含浸を行う、請求項1又は2記載の全固体リチウムイオン二次電池の製造方法。
- 前記第1のゾル状中間層前駆体及び/又は前記第2のゾル状中間層前駆体は、Ti、Al、La、Ge、Si、Ce、Ga、In、P及びSからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含むものである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の全固体リチウムイオン二次電池の製造方法。
- 前記アノードの一次焼結体、前記カソードの一次焼結体及び前記固体電解質層の一次焼結体はそれぞれ、ゾル状アノード前駆体、ゾル状カソード前駆体及びゾル状固体電解質層前駆体を焼成して得られるものである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の全固体リチウムイオン二次電池の製造方法。
- 前記ゾル状固体電解質層前駆体は、Ti、Al、La、Ge、Si、Ce、Ga、In、P及びSからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含むものである、請求項5記載の全固体リチウムイオン二次電池の製造方法。
- 前記ゾル状アノード前駆体は、Sn、Si、Al、Ge、Sb、Ag、Ga、In、Fe、Co、Ni、Ti、Mn、Ca、Ba、La、Zr、Ce、Cu及びZnからなる群より選択される少なくとも1種の金属イオンと、ヒドロキシ酸と、グリコールとを含むものである、請求項5又は6記載の全固体リチウムイオン二次電池の製造方法。
- 前記ゾル状カソード前駆体は、Co、Ni、Mn及びFeからなる群より選択される少なくとも1種の遷移金属イオンを含むものである、請求項5〜7のいずれか一項に記載の全固体リチウムイオン二次電池の製造方法。
- 前記第1のゾル状中間層前駆体及び/又は前記第2のゾル状中間層前駆体は、前記ゾル状固体電解質層前駆体の構成材料を含有するものである、請求項1〜8のいずれか一項に記載の全固体リチウムイオン二次電池の製造方法。
- 前記焼成工程において、前記積層体の焼成は、酸素存在下、焼成温度500℃以上の条件で行う、請求項1〜9のいずれか一項に記載の全固体リチウムイオン二次電池の製造方法。
- アノードと、
カソードと、
前記アノード及び前記カソードの間に配置される固体電解質層と、
前記アノードと前記固体電解質層との間に配置される第1の中間層、並びに、前記カソードと前記固体電解質層との間に形成される第2の中間層、の少なくとも一方と、
を備える全固体リチウムイオン二次電池。 - 前記第1の中間層は、前記アノードの構成材料及び/又は前記固体電解質層の構成材料を含有するものであり、前記第2の中間層は、前記カソードの構成材料及び/又は前記固体電解質層の構成材料を含有するものである、請求項11記載の全固体リチウムイオン二次電池。
- 前記第1の中間層及び/又は前記第2の中間層は、前記固体電解質層の構成材料を含有するものである、請求項11又は12記載の全固体リチウムイオン二次電池。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の全固体リチウムイオン二次電池の製造方法により得られる、請求項11〜13のいずれか一項に記載の全固体リチウムイオン二次電池。
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