JP2012049023A - 電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】正極層、負極層、及び、正極層と負極層との間に配設された電解質層を有する電極体、正極層との間を電子が移動可能なように配設された正極集電体、並びに、負極層との間を電子が移動可能なように配設された負極集電体を備え、電極体に、硫黄を含有する材料が含まれ、正極集電体及び/又は負極集電体が、銅箔、ニッケル箔、鉄箔、アルミニウム箔、銅ニッケル合金箔、及び、銅鉄合金箔からなる群より選択された集電箔であり、Cr、Ti、W、C、Ta、Au、Pt、Mn、及び、Moからなる群より選択された1又は2以上の元素を含有する層が、集電箔と電極体との間に配設されていることを特徴とする、電池とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、正極層、負極層、及び、正極層と負極層との間に配設された電解質層を有する電極体、正極層との間を電子が移動可能なように配設された正極集電体、並びに、負極層との間を電子が移動可能なように配設された負極集電体を備え、電極体に、硫黄を含有する材料が含まれ、正極集電体及び/又は負極集電体が、銅箔、ニッケル箔、鉄箔、アルミニウム箔、銅ニッケル合金箔、及び、銅鉄合金箔からなる群より選択された集電箔であり、Cr、Ti、W、C、Ta、Au、Pt、Mn、及び、Moからなる群より選択された1又は2以上の元素を含有する層が、集電箔と電極体との間に配設されていることを特徴とする、電池である。
グラファイトに対し、2質量%のアモルファスカーボン量となるように、グラファイトに対しピッチを吹きつけた。その後、熱処理(1000℃、大気雰囲気)を施すことにより、アモルファスカーボンが表面に存在するグラファイトを作製した。そして、このようにして作製したグラファイトと固体電解質(Li2S−P2S5系硫化物固体電解質)とが質量比で1:1となるように混合した組成物を用いて負極層を作製した。
また、LiNbO3をコートしたLiCoO2を正極活物質とし、正極活物質と固体電解質(Li2S−P2S5系硫化物固体電解質)とが質量比で7:3となるように混合した混合物を用いて正極層を作製した。こうして正極層を作製した後、Li2S−P2S5系硫化物固体電解質を分散させた溶液を正極の表面へと塗布し、溶媒を揮発させる過程を経て、正極の表面に電解質層を作製した。そして、正極層と負極層とで電解質層を挟持するように、電解質層の表面に負極層を配設することにより、電極体を作製した。
また、負極集電体として用いる厚さ10μmの銅箔の表面に、スパッタ法でWCを付着させることにより、銅箔の表面に厚さ50nmの反応抑制層を作製した。そして、反応抑制層と負極層とが接触するように、反応抑制層が形成された銅箔(負極集電体)を配置した。また、正極層と正極集電体とが接触するように、正極集電体(SUS)を配置した。
このようにして、正極集電体、正極層、電解質層、負極層、反応抑制層、及び、負極集電体を配置することにより、実施例1にかかる電池セルを作製した。そして、実施例1にかかる電池セルの両端側(正極集電体側及び負極集電体側)に、電池セルを圧縮する力を付与可能な締結手段を配置することにより、実施例1にかかる性能評価用電池セルを作製した。図3に、電池セル30、締結手段38、38、及び、電池セル30の周囲に配置した部材39の断面を示す。図3に示すように、電池セル30は、正極層31、負極層32、及び、電解質層33を備える電極体34と、正極層31に接触するように配設された正極集電体35と、反応抑制層37を介して負極層32に接触するように配設された負極集電体36と、を有している。正極集電体35の外側、及び、負極集電体36の外側には、それぞれ、締結手段38、38が配設されており、電池セル30の周囲には部材39が配設されている。
また、WCに代えて、スパッタ法でTiを銅箔の表面に付着させたほかは、実施例1にかかる性能評価用電池セルと同様の工程により、実施例3にかかる性能評価用電池セルを作製した。
また、WCに代えて、スパッタ法でCrを銅箔の表面に付着させたほかは、実施例1にかかる性能評価用電池セルと同様の工程により、実施例4にかかる性能評価用電池セルを作製した。
また、WCに代えて、スパッタ法でTaを銅箔の表面に付着させたほかは、実施例1にかかる性能評価用電池セルと同様の工程により、実施例5にかかる性能評価用電池セルを作製した。
また、銅箔の表面に反応抑制層を形成しなかったほかは、実施例1にかかる性能評価用電池セルと同様の工程により、比較例にかかる性能評価用電池セルを作製した。
実施例1〜5にかかる性能評価用電池セルと比較例にかかる性能評価用電池セルを用いて、20%の充填状態(SOC20%)における、初期及び60℃且つ30サイクル後における抵抗を測定し、抵抗上昇率(=(30サイクル後における抵抗/初期の抵抗)×100[%])を算出した。結果を図4に示す。また、30サイクル後における、実施例1〜5にかかる性能評価用電池セル及び比較例にかかる性能評価用電池セルのそれぞれを分解して、負極集電体を取り出した。そして、負極集電体の表面に反応抑制層が形成されている実施例1〜5については反応抑制層表面を、反応抑制層が備えられていない比較例については銅箔の表面を、それぞれ、X線光電子分光分析装置(アルバック・ファイ社製、XPS1600)で元素分析することにより、表面における硫黄濃度[mol%]を測定した。結果を図5に示す。
2、32…負極層
3、33…電解質層
4、34…電極体
5、35…正極集電体
6、36…負極集電体
7、37…反応抑制層
10…電池
30…電池セル
38…締結手段
39…部材
Claims (1)
- 正極層、負極層、及び、前記正極層と前記負極層との間に配設された電解質層を有する電極体、前記正極層との間を電子が移動可能なように配設された正極集電体、並びに、前記負極層との間を電子が移動可能なように配設された負極集電体を備え、
前記電極体に、硫黄を含有する材料が含まれ、
前記正極集電体及び/又は前記負極集電体が、銅箔、ニッケル箔、鉄箔、アルミニウム箔、銅ニッケル合金箔、及び、銅鉄合金箔からなる群より選択された集電箔であり、
Cr、Ti、W、C、Ta、Au、Pt、Mn、及び、Moからなる群より選択された1又は2以上の元素を含有する層が、前記集電箔と前記電極体との間に配設されていることを特徴とする、電池。
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