JP5115920B2 - 全固体電池 - Google Patents
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MaN1 bX1 c (1)
MdN2 eX2 f (2)
MgN3 hX3 i (3)
(但し、前記一般式(1)〜(3)中、MはLi、又はNaであり、かつ、前記物質相互に同一であり、X1、X2、及びX3はポリアニオンであり、a、d、及びgは0〜5の数であり、b、e、及びhは1〜2の数であり、c、f、及びiは1〜3の数である。前記一般式(1)中、N1は遷移金属、Al、及びCuからなる群より選択される少なくとも一種であり、前記一般式(2)中、N2は遷移金属、Al、及びCuからなる群より選択される少なくとも一種であり、かつ、前記一般式(1)及び(2)中のN 1 とN 2 が、前記物質相互に同一であり、前記一般式(3)中、N3はTi、Ge、Hf、Zr、Al、Cr、Ga、Fe、Sc、及びInからなる群より選択される少なくとも一種である)
MaN1 bX1 c (1)
MdN2 eX2 f (2)
MgN3 hX3 i (3)
Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(固体電解質)の粉末を金型プレスで成形することにより、直径約φ20mmの円板状の成形体を得た。得られた成形体の一方の面上と他方の面上に、LiFePO4(正極活物質)の粉末、及びLiCoPO4(負極活物質)の粉末をそれぞれプレスして積層することにより、積層成形体を得た。得られた積層成形体をAr雰囲気中、800℃で焼成することにより、積層焼成体を作製した。作製した積層焼成体の両表面上に、金(Au)をスパッタリングすることにより集電層を形成した。集電層が形成された積層焼成体を、不活性雰囲気のグローブボックス内でCR2032型のコイン電池に組み込み、全固体電池(参考例1)を作製した。なお、断面SEM観察によって測定した正極、負極、及び固体電解質層の厚み(平均値)は、それぞれ50μm、50μm、及び500μmであった。
表1に示す固体電解質、正極活物質、及び負極活物質をそれぞれ用いたこと以外は、前述の実施例1の場合と同様にして、全固体電池(実施例1〜3、参考例2、比較例1)を作製した。正極、負極、及び固体電解質層の厚みの測定結果を表1に示す。
Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3(固体電解質)の粉末を金型プレスで成形することにより、直径約φ20mmの円板状の成形体を得た。LiFePO4(正極活物質)の粉末、及びLiCoPO4(負極活物質)の粉末を、それぞれLi1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3(固体電解質)の粉末と乳鉢を使用して混合することにより、正極活物質−固体電解質混合粉末、及び負極活物質−固体電解質混合粉末を得た。これ以降は、前述の実施例1の場合と同様にして、全固体電池(実施例4)を作製した。正極、負極、及び固体電解質層の厚みの測定結果を表1に示す。なお、電極(正極と負極の合計)に含有される固体電解質の量は、50質量%であった。
実施例1〜4、参考例1〜2の全固体電池は、比較例1の全固体電池に比して、容量維持率に優れ、電池内部抵抗が小さいことが明らかである。
Claims (7)
- 正極活物質を含有する正極、負極活物質を含有する負極、及び固体電解質を含有する固体電解質層を備えた全固体電池であって、
前記正極活物質、前記負極活物質、及び前記固体電解質が、それぞれ下記一般式(1)〜(3)で表される物質である全固体電池。
MaN1 bX1 c (1)
MdN2 eX2 f (2)
MgN3 hX3 i (3)
(但し、前記一般式(1)〜(3)中、MはLi、又はNaであり、かつ、前記物質相互に同一であり、X1、X2、及びX3はポリアニオンであり、a、d、及びgは0〜5の数であり、b、e、及びhは1〜2の数であり、c、f、及びiは1〜3の数である。前記一般式(1)中、N1は遷移金属、Al、及びCuからなる群より選択される少なくとも一種であり、前記一般式(2)中、N2は遷移金属、Al、及びCuからなる群より選択される少なくとも一種であり、かつ、前記一般式(1)及び(2)中のN 1 とN 2 が、前記物質相互に同一であり、前記一般式(3)中、N3はTi、Ge、Hf、Zr、Al、Cr、Ga、Fe、Sc、及びInからなる群より選択される少なくとも一種である) - 前記ポリアニオンが、SiO4、PO4、SO4、MoO4、WO4、BO4、及びBO3からなる群より選択される少なくとも一種である請求項1に記載の全固体電池。
- 前記一般式(1)及び(2)中、X1とX2が、同一の前記ポリアニオンを少なくとも一種含み、
前記一般式(2)及び(3)中、X2とX3が、同一の前記ポリアニオンを少なくとも一種含む請求項1又は2に記載の全固体電池。 - 前記一般式(1)〜(3)中のX1、X2、及びX3が、前記物質相互に同一である請求項1〜3のいずれか一項に記載の全固体電池。
- 前記正極活物質、前記負極活物質、及び前記固体電解質の骨格構造が、それぞれ、
前記一般式(1)中のX1、前記一般式(2)中のX2、及び前記一般式(3)中のX3を各々の共有の頂点とする頂点共有骨格構造である請求項1〜4のいずれか一項に記載の全固体電池。 - 前記正極活物質、前記負極活物質、及び前記固体電解質が、NASICON構造を有するカチオン導電体である請求項1〜5のいずれか一項に記載の全固体電池。
- 前記固体電解質が、前記正極及び/又は前記負極に含有されている請求項1〜6のいずれか一項に記載の全固体電池。
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