JP6570995B2 - 全固体金属−金属電池 - Google Patents
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Description
背景
本出願は、全固体電池に関する。特に、本出願は、電解質としてイオン伝導性セラミック固体を含む全固体金属−金属電池に関する。
本発明の一実施形態においては、全固体金属−金属電池は、活性アノード金属としてアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含むアノードと、活性アノード金属イオン伝導性セラミック固体を含むアノード電解質と、活性カソード金属イオン伝導性セラミック固体を含むカソード電解質と、活性カソード金属として遷移金属を含むカソードとを、この順に含む。
この説明全体を通して、「電気化学セル」および「電池」という用語は、説明の文脈において電気化学セルと電池とを明らかに区別しない限り同義に使用され得る。
Liイオン伝導性セラミックアノード電解質の材料として、Li3PS4(LPS)ガラスを選択した。Agイオン伝導性セラミックカソード電解質の材料として、Ag7P3S11(APS)ガラスを選択した。LPSガラスおよびAPSガラスはいずれも、ZrO2ポットおよびボールを用いて、まず、370rpm下で20時間出発材料をメカニカルミリングすることによって調製した。その後、アノード電解質およびカソード電解質をプレスして、二相ペレットを作製した。
Liイオン伝導性セラミックアノード電解質の材料として、Li7P3S11(LPS2)ガラスを選択し、Agイオン伝導性セラミックカソード電解質の材料として、APSガラスを選択した。LPS2ガラスおよびAPSガラスの両方を調製し、その後、アノード電解質およびカソード電解質をプレスして、実施例1に記載したのと同一の方法で二相ペレットを作製した。
アノード反応:xLi → xLi+ + xe−
アノード電解質反応:Li7P3S11 + xLi+ → Li7P3S11 + xLi+
カソード電解質反応:Ag7P3S11 + xLi+ → Ag7−xLixP3S11
+ xAg+
カソード反応:xAg+ + xe− → xAg。
固体電解質として、Li3PS4(LPS)ガラスを選択した。LPSガラスは、ZrO2ポットおよびボールを用いて、まず、370rpm下で20時間出発材料をメカニカルミリングすることによって調製し、その後プレスして、ペレットを作製した。その後、カソード用Ag粉末をLPSガラスの一方側にプレスして、Li箔アノードをLPSガラスの他方側に取付けて、「Li/LPS/Ag」セルを得た。
固体電解質として、Ag7P3S11(APS)ガラスを選択した。APSガラスは、ZrO2ポットおよびボールを用いて、まず、370rpm下で20時間出発材料をメカニカルミリングすることによって調製し、その後プレスして、ペレットを作製した。その後、カソード用Ag粉末をAPSガラスの一方側にプレスし、Li箔アノードをAPSガラスの他方側に取付けて、「Li/APS/Ag」セルを得た。
Claims (15)
- 活性アノード金属としてアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む金属アノードと、
活性アノード金属イオン伝導性セラミック固体を含むアノード電解質と、
活性カソード遷移金属イオン伝導性セラミック固体を含むカソード電解質と、
活性カソード金属として前記遷移金属イオンの金属元素を含む金属カソードとを、この順に含む、全固体金属−金属電池。 - 前記活性アノード金属は、リチウム、ナトリウム、またはマグネシウムである、請求項1に記載の全固体金属−金属電池。
- 前記活性アノード金属は、リチウムである、請求項2に記載の全固体金属−金属電池。
- 前記アノード電解質は、リチウムリン硫化物である、請求項3に記載の全固体金属−金属電池。
- 前記活性カソード金属は、銀または銅である、請求項1に記載の全固体金属−金属電池。
- 前記活性カソード金属は、銀である、請求項5に記載の全固体金属−金属電池。
- 前記カソード電解質は、銀リン硫化物である、請求項6に記載の全固体金属−金属電池。
- 前記アノードは、活性アノード金属イオン伝導性セラミック固体電解質をさらに含む、複合金属電極である、請求項1に記載の全固体金属−金属電池。
- 前記カソードは、活性カソード金属イオン伝導性セラミック固体電解質をさらに含む、複合金属電極である、請求項1に記載の全固体金属−金属電池。
- 前記アノード電解質は、アモルファスである、請求項1に記載の全固体金属−金属電池。
- 前記アノード電解質は、非イオン伝導性結着剤をさらに含む、複合体である、請求項1に記載の全固体金属−金属電池。
- 前記カソード電解質は、アモルファスである、請求項1に記載の全固体金属−金属電池。
- 前記カソード電解質は、非イオン伝導性結着剤をさらに含む、複合体である、請求項1に記載の全固体金属−金属電池。
- 初めの充電前に活性アノード金属を含まないアノード集電体と、
活性アノード金属イオン伝導性セラミック固体を含むアノード電解質と、
活性カソード遷移金属イオン伝導性セラミック固体を含むカソード電解質と、
活性カソード金属として前記遷移金属を含む金属カソードとを、この順に含み、
前記活性アノード金属イオンはアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンである、全固体金属−金属電池。 - 活性アノード金属としてアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含むアノードと、
活性アノード金属イオン伝導性セラミック固体を含むアノード電解質と、
活性カソード金属イオン伝導性セラミック固体を含むカソード電解質と、
初めの充電前に活性カソード金属を含まないカソード集電体とを、この順に含み、
前記アノード電解質は、前記活性アノード金属に対応するアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンを含み、
前記カソード電解質は遷移金属イオンを含む、全固体金属−金属電池。
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