JP6021099B2 - 炭素−固体電解質複合体およびその製造方法 - Google Patents
炭素−固体電解質複合体およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6021099B2 JP6021099B2 JP2012084256A JP2012084256A JP6021099B2 JP 6021099 B2 JP6021099 B2 JP 6021099B2 JP 2012084256 A JP2012084256 A JP 2012084256A JP 2012084256 A JP2012084256 A JP 2012084256A JP 6021099 B2 JP6021099 B2 JP 6021099B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid electrolyte
- carbon
- composite
- powder
- solid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Conductive Materials (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
項1. 炭素材料粉末と固体電解質粉末の混合物を導電性を有する容器に充填し、非酸化性雰囲気下において、該混合物を加圧した状態で、直流パルス電流を通電して焼結させることを特徴とする炭素−固体電解質複合体の製造方法。
項2. 固体電解質が硫化物系固体電解質又は酸化物系固体電解質である上記項1に記載の方法。
項3. 炭素材料粉末と固体電解質粉末の混合物が、両者の合計量を基準として、炭素材料粉末を20〜90重量%含むものである、上記項1又は2に記載の方法。
項4. 炭素材料粉末と固体電解質粉末が互いに接合した複合体であって、
(1)炭素材料の量が、炭素材料粉末と固体電解質粉末の合計量を基準として20〜90重量%であり、
(2)該複合体のタップ密度が、原料として用いた炭素材料粉末と固体電解質粉末の混合物のタップ密度と比較して10%以上大きい値である、
ことを特徴とする炭素−固体電解質複合体。
項5. 炭素−固体電解質複合体に含まれる固体電解質が、未焼結の固体電解質と比較して格子体積が0.3%以上増大したものである上記項4に記載の炭素−固体電解質複合体。
項6. 固体電解質が、硫化物系固体電解質又は酸化物系固体電解質であり、炭素材料が黒鉛、メソポーラスカーボン又は難黒鉛化炭素材料である上記項4又は5に記載の炭素−固体電解質複合体。
項7. 上記項4〜6のいずれかに記載の炭素−固体電解質複合体からなる全固体リチウムイオン二次電池用負極材料。
項8. 上記項7に記載の負極材料からなる負極層を有する全固体リチウムイオン二次電池。
本発明の炭素−固体電解質複合体は、炭素材料粉末と固体電解質粉末の混合物を導電性を有する容器内に充填し、非酸化性雰囲気下において、該混合物を加圧した状態で、直流パルス電流を通電して焼結させることによって得ることができる。この方法によれば、炭素材料粉末と固体電解質粉末とが、強固に接合されて界面の電気抵抗が低下すると共に、固体電解質が僅かに還元される。以下、この方法について具体的に説明する。
本発明では、原料として用いる炭素材料としては、全固体リチウムイオン二次電池において、負極活物質として使用することか可能な炭素材料であれば特に限定なく使用できる。この様な炭素材料の具体例としては、黒鉛、メソポーラスカーボン、ハードカーボン(難黒鉛化炭素材料)等を挙げることができる。
固体電解質粉末の種類については特に限定的ではなく、全固体リチウムイオン二次電池において使用可能なリチウムイオン伝導性を有する固体電解質であればよい。この様な固体電解質としては、硫化物系固体電解質、酸化物系固体電解質などが代表的なものである。
本発明の炭素−固体電解質複合体の製造方法では、まず、炭素材料粉末と固体電解質粉末からなる出発原料を十分に混合した後、導電性を有する容器に充填し、非酸化性雰囲気下において、該混合物を加圧した状態で、放電プラズマ焼結法、パルス通電焼結法、プラズマ活性化焼結法等と呼ばれる直流パルス電流を通電する通電焼結法によって原料混合物を焼結させる。これによって、目的とする炭素−固体電解質複合体を得ることができる。
上記した方法で得られる炭素−固体電解質複合体は、炭素材料と固体電解質とが単に混合された状態ではなく、両者が強固に接合した状態の複合体であり、原料混合物と比較して密度が大きく増加している。具体的には、原料として用いた炭素材料粉末と固体電解質粉末の混合物のタップ密度と比較して、該複合体のタップ密度は10%以上大きい値となる。尚、タップ密度の増大の上限については特に限定的ではなく、加圧通電焼結の際の温度、圧力などによって異なるが、通常、原料混合物のタップ密度と比較して、50%程度までの増大となる。
本発明方法で得られる炭素−固体電解質複合体は、負極活物質として用いる炭素材料と固体電解質が強固に接合されたものであり、単なる混合物と比較すると、両者の界面における電気抵抗が低下している。また、炭素材料と固体電解質との接合が強化されていることにより、充放電に伴う炭素材料の膨張、収縮による固体電解質との剥離が抑制されており、サイクル特性が向上している。更に、通電焼結により固体電解質の格子体積が増大しており、これによりリチウムイオン導電性が向上している。
市販の黒鉛粉末(平均粒径20μm)0.3gと硫化物固体電解質(Li7P3S11)粉末(平均粒径5μm)0.2g(黒鉛:硫化物固体電解質=3:2(重量比))を、アルゴンガス雰囲気のグローブボックス内(露点-80℃)で秤量し、ジルコニアポットに封入して遊星ボールミルで十分に混合し、グローブボックス内において内径15mmの黒鉛型材に充填した。
負極層用材料として、実施例1で用いたものと同一の黒鉛と硫化物固体電解質(Li7P3S11)を黒鉛:硫化物固体電解質=3:2(重量比)の割合で混合した混合物を用い、通電焼結を行うことなく、実施例1と同様にして全固体電池を作製し、実施例1と同様の条件で充放電試験を行った。
2 試料
3 ダイ(導電性容器)
4、5 パンチ
6,7 パンチ電極
8 水冷真空チャンバー
9 冷却水路
10、16 水冷却機構
11 焼結用電源
12 制御装置
13 加圧機構
14 位置計測機構
15 雰囲気制御機構
17 温度計測装置
Claims (3)
- 炭素材料粉末と固体電解質粉末の混合物を導電性を有する容器に充填し、非酸化性雰囲気下において、該混合物を加圧した状態で、直流パルス電流を通電して加熱温度を50〜800℃にすることで焼結させることを特徴とする炭素−固体電解質複合体の製造方法。
- 固体電解質が硫化物系固体電解質又は酸化物系固体電解質である請求項1に記載の方法。
- 炭素材料粉末と固体電解質粉末の混合物が、両者の合計量を基準として、炭素材料粉末を20〜90重量%含むものである、請求項1又は2に記載の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012084256A JP6021099B2 (ja) | 2012-04-02 | 2012-04-02 | 炭素−固体電解質複合体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012084256A JP6021099B2 (ja) | 2012-04-02 | 2012-04-02 | 炭素−固体電解質複合体およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013214421A JP2013214421A (ja) | 2013-10-17 |
JP6021099B2 true JP6021099B2 (ja) | 2016-11-02 |
Family
ID=49587629
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012084256A Active JP6021099B2 (ja) | 2012-04-02 | 2012-04-02 | 炭素−固体電解質複合体およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6021099B2 (ja) |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9362546B1 (en) | 2013-01-07 | 2016-06-07 | Quantumscape Corporation | Thin film lithium conducting powder material deposition from flux |
KR102478029B1 (ko) | 2013-10-07 | 2022-12-15 | 퀀텀스케이프 배터리, 인코포레이티드 | Li 이차 전지용 가넷 물질 |
JP6172295B2 (ja) * | 2013-12-26 | 2017-08-02 | トヨタ自動車株式会社 | リチウム固体電池、リチウム固体電池モジュール、およびリチウム固体電池の製造方法 |
WO2015152215A1 (ja) * | 2014-03-31 | 2015-10-08 | 株式会社クレハ | 全固体電池用負極電極の製造方法及び全固体電池用負極電極 |
KR102661327B1 (ko) | 2015-04-16 | 2024-05-02 | 퀀텀스케이프 배터리, 인코포레이티드 | 고체 전해질 제조를 위한 리튬 함유 가넷 세터 플레이트 |
US9966630B2 (en) | 2016-01-27 | 2018-05-08 | Quantumscape Corporation | Annealed garnet electrolyte separators |
JP6734581B2 (ja) * | 2016-04-15 | 2020-08-05 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 全固体リチウム二次電池及びその製造方法 |
WO2017197406A1 (en) | 2016-05-13 | 2017-11-16 | Quantumscape Corporation | Solid electrolyte separator bonding agent |
WO2018027200A1 (en) | 2016-08-05 | 2018-02-08 | Quantumscape Corporation | Translucent and transparent separators |
US11916200B2 (en) | 2016-10-21 | 2024-02-27 | Quantumscape Battery, Inc. | Lithium-stuffed garnet electrolytes with a reduced surface defect density and methods of making and using the same |
ES2973278T3 (es) | 2017-06-23 | 2024-06-19 | Quantumscape Battery Inc | Electrolitos de granate rellenos de litio con inclusiones de fase secundaria |
US10347937B2 (en) | 2017-06-23 | 2019-07-09 | Quantumscape Corporation | Lithium-stuffed garnet electrolytes with secondary phase inclusions |
JP6946836B2 (ja) * | 2017-08-10 | 2021-10-13 | トヨタ自動車株式会社 | リチウム固体電池、およびリチウム固体電池の製造方法 |
WO2019090360A1 (en) | 2017-11-06 | 2019-05-09 | Quantumscape Corporation | Lithium-stuffed garnet thin films and pellets having an oxyfluorinated and/or fluorinated surface and methods of making and using the thin films and pellets |
WO2019225387A1 (ja) * | 2018-05-24 | 2019-11-28 | 本田技研工業株式会社 | 複合粒子、複合粒子の製造方法、リチウムイオン二次電池用電極、およびリチウムイオン二次電池 |
CA3101863A1 (en) | 2018-06-06 | 2019-12-12 | Quantumscape Corporation | Solid-state battery |
CN109037672B (zh) * | 2018-09-13 | 2020-07-17 | 广东邦普循环科技有限公司 | 一种动力电池用镍钴锰酸锂材料的制备方法 |
JPWO2022009811A1 (ja) * | 2020-07-09 | 2022-01-13 | ||
CN113517475B (zh) * | 2021-07-02 | 2023-05-02 | 西安交通大学 | 一种固态电解质隔膜材料的加工方法及装置 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5419020B2 (ja) * | 2008-09-24 | 2014-02-19 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 硫化リチウム−炭素複合体、その製造方法、及び該複合体を用いるリチウムイオン二次電池 |
JP5255979B2 (ja) * | 2008-10-16 | 2013-08-07 | トヨタ自動車株式会社 | 固体電池の製造方法 |
JP5484928B2 (ja) * | 2010-01-19 | 2014-05-07 | 株式会社オハラ | 全固体電池 |
JP6071171B2 (ja) * | 2010-09-01 | 2017-02-01 | 出光興産株式会社 | 電極材料及びそれを用いたリチウムイオン電池 |
-
2012
- 2012-04-02 JP JP2012084256A patent/JP6021099B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013214421A (ja) | 2013-10-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6021099B2 (ja) | 炭素−固体電解質複合体およびその製造方法 | |
JP5419020B2 (ja) | 硫化リチウム−炭素複合体、その製造方法、及び該複合体を用いるリチウムイオン二次電池 | |
JP6150233B2 (ja) | 硫化リチウム−鉄−炭素複合体 | |
KR102350807B1 (ko) | 리튬-철-인-황-탄소 복합체 및 그 제조 방법 | |
KR101610995B1 (ko) | 규소계 복합체 및 이의 제조방법 | |
JP6890640B2 (ja) | リチウムイオン伝導性酸化物 | |
JP6878529B2 (ja) | リチウムイオン伝導性酸化物 | |
JP2015204215A (ja) | リチウムイオン伝導性固体電解質とその製造方法、および、全固体電池 | |
JPWO2018038164A1 (ja) | 硫化物固体電解質 | |
JP4997496B2 (ja) | 電極用複合粉末及びその製造方法 | |
JP5299971B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用電極活物質及びその製造方法 | |
JP7145519B2 (ja) | ハロゲン含有複合体及びその製造方法 | |
JP6014821B2 (ja) | リチウムマンガン複合酸化物、及びその炭素複合体 | |
JP7035281B2 (ja) | リチウムイオン伝導性酸化物およびその用途 | |
JP2013089330A (ja) | 電極合材の製造方法 | |
WO2024096075A1 (ja) | 鉄含有多硫化リチウム | |
WO2023167132A1 (ja) | 硫化リチウム-鉄-炭素複合体 | |
WO2023162669A1 (ja) | リチウムイオン伝導性固体電解質 | |
WO2024028627A1 (ja) | 正極材料およびこれを用いた二次電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150326 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150330 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151215 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151216 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160208 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160510 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160705 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160906 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160927 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6021099 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |