JP7421985B2 - 全固体二次電池およびその製造方法 - Google Patents
全固体二次電池およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7421985B2 JP7421985B2 JP2020062520A JP2020062520A JP7421985B2 JP 7421985 B2 JP7421985 B2 JP 7421985B2 JP 2020062520 A JP2020062520 A JP 2020062520A JP 2020062520 A JP2020062520 A JP 2020062520A JP 7421985 B2 JP7421985 B2 JP 7421985B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- electrode mixture
- solid electrolyte
- active material
- negative electrode
- 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
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 146
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims description 127
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 65
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 61
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 61
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 51
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 239000011162 core material Substances 0.000 claims description 24
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 claims description 22
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 claims description 19
- IBXOPEGTOZQGQO-UHFFFAOYSA-N [Li].[Nb] Chemical compound [Li].[Nb] IBXOPEGTOZQGQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 15
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 15
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 claims description 13
- 239000002203 sulfidic glass Substances 0.000 claims description 13
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 9
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 8
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 7
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 7
- CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N cobalt lithium Chemical group [Li].[Co] CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 7
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 4
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 54
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 31
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 13
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 13
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 12
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 12
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 10
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 10
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 6
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- -1 lithium halides Chemical class 0.000 description 5
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 5
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 5
- 150000003623 transition metal compounds Chemical class 0.000 description 5
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 4
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Chemical group CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 4
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 150000001339 alkali metal compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 3
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 2
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018130 Li 2 S-P 2 S 5 Inorganic materials 0.000 description 2
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 2
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 2
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 2
- ATMLPEJAVWINOF-UHFFFAOYSA-N acrylic acid acrylic acid Chemical compound OC(=O)C=C.OC(=O)C=C ATMLPEJAVWINOF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052789 astatine Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 2
- LYQFWZFBNBDLEO-UHFFFAOYSA-M caesium bromide Chemical compound [Br-].[Cs+] LYQFWZFBNBDLEO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- AIYUHDOJVYHVIT-UHFFFAOYSA-M caesium chloride Chemical compound [Cl-].[Cs+] AIYUHDOJVYHVIT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000010281 constant-current constant-voltage charging Methods 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- NNBZCPXTIHJBJL-UHFFFAOYSA-N decalin Chemical compound C1CCCC2CCCCC21 NNBZCPXTIHJBJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N decane Chemical compound CCCCCCCCCC DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000002931 mesocarbon microbead Substances 0.000 description 2
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- BKIMMITUMNQMOS-UHFFFAOYSA-N nonane Chemical compound CCCCCCCCC BKIMMITUMNQMOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 2
- 229920001230 polyarylate Polymers 0.000 description 2
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 2
- 229920001955 polyphenylene ether Polymers 0.000 description 2
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- JAAGVIUFBAHDMA-UHFFFAOYSA-M rubidium bromide Chemical compound [Br-].[Rb+] JAAGVIUFBAHDMA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- FGDZQCVHDSGLHJ-UHFFFAOYSA-M rubidium chloride Chemical compound [Cl-].[Rb+] FGDZQCVHDSGLHJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005839 GeS 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018119 Li 3 PO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010923 LiLaTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012305 LiPON Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012465 LiTi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018584 Mn 2-x O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KLARSDUHONHPRF-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mn] Chemical compound [Li].[Mn] KLARSDUHONHPRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FDLZQPXZHIFURF-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Ti+4].[Li+] Chemical compound [O-2].[Ti+4].[Li+] FDLZQPXZHIFURF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- MTZQAAYXCJMINQ-UHFFFAOYSA-N azanide;rubidium(1+) Chemical compound [NH2-].[Rb+] MTZQAAYXCJMINQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- XJHCXCQVJFPJIK-UHFFFAOYSA-M caesium fluoride Inorganic materials [F-].[Cs+] XJHCXCQVJFPJIK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- XQPRBTXUXXVTKB-UHFFFAOYSA-M caesium iodide Inorganic materials [I-].[Cs+] XQPRBTXUXXVTKB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- HOVYSSCJTQTKMV-UHFFFAOYSA-N cesium azanide Chemical compound [NH2-].[Cs+] HOVYSSCJTQTKMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006232 furnace black Substances 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N hypochlorous acid Chemical compound ClO QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000011254 layer-forming composition Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- AFRJJFRNGGLMDW-UHFFFAOYSA-N lithium amide Chemical compound [Li+].[NH2-] AFRJJFRNGGLMDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M lithium iodide Inorganic materials [Li+].[I-] HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RSNHXDVSISOZOB-UHFFFAOYSA-N lithium nickel Chemical compound [Li].[Ni] RSNHXDVSISOZOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VROAXDSNYPAOBJ-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)nickel Chemical compound [Li+].[O-][Ni]=O VROAXDSNYPAOBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000010303 mechanochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000011356 non-aqueous organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 229920011301 perfluoro alkoxyl alkane Polymers 0.000 description 1
- 229920013653 perfluoroalkoxyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003880 polar aprotic solvent Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000002296 pyrolytic carbon Substances 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- PXXNTAGJWPJAGM-UHFFFAOYSA-N vertaline Natural products C1C2C=3C=C(OC)C(OC)=CC=3OC(C=C3)=CC=C3CCC(=O)OC1CC1N2CCCC1 PXXNTAGJWPJAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
全固体二次電池の正極は、正極活物質、導電助剤および硫化物系固体電解質などを含む正極合剤の成形体を有するものであり、例えば、前記成形体のみから構成することができ、また、前記成形体と集電体とを一体化して構成することもできる
全固体二次電池の負極は、負極活物質、導電助剤および硫化物系固体電解質などを含む負極合剤の成形体を有するものであり、例えば、前記成形体のみから構成することができ、また、前記成形体と集電体とを一体化して構成することもできる。
全固体二次電池の固体電解質層における固体電解質には、イオン伝導性を高めるために、硫化物系固体電解質を使用する。前記硫化物系固体電解質としては、正極合剤に使用可能な硫化物系固体電解質として例示したものと同じ固体電解質を用いることができるが、より高いイオン伝導性を有するアルジロダイト型結晶構造を有する化合物が好ましく用いられ、Li7-xPS6-xClyBrz(x=y+z、1<x≦1.8、0.1≦z/y≦10)がより好ましく用いられる。
前記正極合剤の成形体は、例えば、正極活物質粉末、導電助剤および固体電解質、さらには必要に応じて添加されるバインダなどを混合して調製した正極合剤で構成されており、前記正極合剤を金型内に投入して所定の厚みの層を形成した後、加圧成形などによって圧縮することで形成することができる。また、前記負極合剤の成形体は、例えば、負極活物質、導電助剤および固体電解質、さらには必要に応じて添加されるバインダなどを混合して調製した負極合剤で構成されており、前記負極合剤を金型内に投入して所定の厚みの層を形成した後、加圧成形などによって圧縮することで形成することができる。
本発明の全固体二次電池は、例えばコイン形電池として構成することができる。図1は、コイン形電池の断面図を模式的に表すものであり、図1に示す電池1は、外装缶40と、封口缶50と、これらの間に介在する樹脂製のガスケット60で形成された外装体内に、正極10、負極20、および正極10と負極20との間に介在する固体電解質層30が封入されている。
<親水性部分を有するカーボン粒子の作製>
一次粒子の平均粒子径が40nmで、2nm以下の細孔を有するカーボンブラック:9質量部と、Co(CH3COO)2・4H2O:99.6質量部と、LiOH・H2O:32質量部とを蒸留水中で混合し、1時間攪拌した後、混合液をろ過してカーボンブラックを含む混合物を得た。
表面にLiNbO3の被覆層を形成したLiCoO2の一次粒子よりなる正極活物質粉末(平均粒子径:5μm)と、平均粒子径が3μmの硫化物系固体電解質:Li7.0PS5.4Cl1.2と、導電助剤として、前記親水性部分を有するカーボン粒子および気相成長炭素繊維(VGCF)とを、質量比で70:26.8:1.1:2.1で混合し、よく混練して正極合剤を調製した。なお、正極活物質粉末の重量に対する、前記被覆層中のNbの重量の割合は、1.5質量%であった。
表面にLiNbO3の被覆層を形成した、平均粒子径が20μmのLiCoO2の二次粒子よりなる正極活物質粉末(一次粒子径:3μm)を用いた以外は実施例1と同様にして、コイン形全固体二次電池を作製した。
3つの層の積層体を形成した後にプレス機を用いて行う加圧成形の圧力を、600MPa(6ton/cm2)とした以外は実施例1と同様にして、正極(厚みが0.73mmの正極合剤の成形体)/固体電解質層(厚み:0.20mm)/負極(厚みが1.32mmの負極合剤の成形体)よりなる積層電極体を作製した。
作製した実施例および比較例の電池について、0.2Cの電流値で電池電圧が3.1Vになるまで行う定電流充電と、3.1Vの電圧で電流値が0.02Cになるまで行う定電圧充電を組み合わせた定電流-定電圧充電を行い、さらに、0.1Cの電流値で電池電圧が1.2Vになるまで定電流放電を行い、0.1Cでの放電容量を測定した。
実施例および比較例の電池に対し、100℃の環境下において以下の条件で充放電サイクルを50サイクル繰り返した。
10 正極
20 負極
30 固体電解質層
40 外装缶
50 封口缶
60 ガスケット
Claims (7)
- 正極、負極、および硫化物系固体電解質を含有する固体電解質層を有する全固体二次電池であって、
前記正極は、活物質として作用するコア材と、前記コア材の表面に形成されたリチウムニオブ含有酸化物とで構成された一次粒子よりなる正極活物質粉末と、導電助剤および硫化物系固体電解質とを含有する正極合剤の成形体を有しており、
前記負極は、負極活物質粉末と、導電助剤および硫化物系固体電解質とを含有する負極合剤の成形体を有しており、
前記正極合剤の成形体と、前記固体電解質層と、前記負極合剤の成形体は、積層され一体化されて積層電極体を構成しており、
前記正極活物質粉末の平均粒子径が1~8μmであり、
前記正極合剤は、前記正極活物質粉末を65~85質量%の割合で含有し、
前記正極合剤の成形体は、空隙率が10%以下であり、
前記正極合剤の成形体の厚みが、200μm以上、2mm以下であり、
前記固体電解質層の厚みが、10μm以上、200μm以下であり、
前記積層電極体全体の平均空隙率が、10%以下であることを特徴とする全固体二次電池。 - 前記負極合剤の成形体の厚みが、200μm以上、3mm以下である請求項1に記載の全固体二次電池。
- 前記正極活物質粉末のコア材が、層状構造のリチウムコバルト含有酸化物である請求項1または2に記載の全固体二次電池。
- 前記負極合剤が、前記負極活物質粉末を45質量%以上、65質量%以下の割合で含有する請求項1~3のいずれかに記載の全固体二次電池。
- 前記正極合剤が、前記導電助剤として、黒鉛、グラフェン、カーボンブラック、気相成長炭素繊維、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブより選択される少なくとも1種の炭素材料を含有する請求項4に記載の全固体二次電池。
- 正極、負極、および硫化物系固体電解質を含有する固体電解質層を有する全固体二次電池の製造方法であって、
活物質として作用するコア材と、前記コア材の表面に形成されたリチウムニオブ含有酸化物とで構成された一次粒子よりなる正極活物質粉末と、導電助剤および硫化物系固体電解質とを含有する正極合剤を作製する工程と、
負極活物質粉末と、導電助剤および硫化物系固体電解質とを含有する負極合剤を作製する工程と、
前記正極合剤の層と、硫化物系固体電解質の粉末の層と、前記負極合剤の層が積層された積層体を形成する工程と、
前記積層体を加圧成形し、正合剤の成形体、固体電解質層、負極合剤の成形体が一体化された積層電極体を作製する工程とを有し、
前記正極合剤において、正極活物質粉末の平均粒子径が1~8μmであり、正極活物質粉末の割合が65~85質量%であり、硫化物系固体電解質の平均粒子径が0.1~5μmであり、
前記積層体の加圧成形時の圧力が、面圧で1000MPa以上であり、
前記正極合剤の成形体の空隙率を10%以下とし、
前記正極合剤の成形体の厚みを、200μm以上、2mm以下とし、
前記固体電解質層の厚みを、10μm以上、200μm以下とし、
前記積層電極体全体の平均空隙率を10%以下とすることを特徴とする全固体二次電池の製造方法。 - 前記負極合剤の成形体の厚みを、200μm以上、3mm以下とする請求項6に記載の全固体二次電池の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020062520A JP7421985B2 (ja) | 2020-03-31 | 2020-03-31 | 全固体二次電池およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020062520A JP7421985B2 (ja) | 2020-03-31 | 2020-03-31 | 全固体二次電池およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021163582A JP2021163582A (ja) | 2021-10-11 |
JP7421985B2 true JP7421985B2 (ja) | 2024-01-25 |
Family
ID=78005057
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020062520A Active JP7421985B2 (ja) | 2020-03-31 | 2020-03-31 | 全固体二次電池およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7421985B2 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015133586A1 (ja) | 2014-03-05 | 2015-09-11 | 日本ケミコン株式会社 | 導電性カーボン、この導電性カーボンを含む電極材料、及びこの電極材料を用いた電極 |
JP5985120B1 (ja) | 2014-12-26 | 2016-09-06 | 三井金属鉱業株式会社 | リチウムイオン電池用硫化物系固体電解質及び固体電解質化合物 |
JP2018129222A (ja) | 2017-02-09 | 2018-08-16 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 全固体電池およびその製造方法 |
WO2019150559A1 (ja) | 2018-02-02 | 2019-08-08 | 本田技研工業株式会社 | 固体電池用正極電極、固体電池、及び固体電池の製造方法 |
-
2020
- 2020-03-31 JP JP2020062520A patent/JP7421985B2/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015133586A1 (ja) | 2014-03-05 | 2015-09-11 | 日本ケミコン株式会社 | 導電性カーボン、この導電性カーボンを含む電極材料、及びこの電極材料を用いた電極 |
JP5985120B1 (ja) | 2014-12-26 | 2016-09-06 | 三井金属鉱業株式会社 | リチウムイオン電池用硫化物系固体電解質及び固体電解質化合物 |
JP2018129222A (ja) | 2017-02-09 | 2018-08-16 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 全固体電池およびその製造方法 |
WO2019150559A1 (ja) | 2018-02-02 | 2019-08-08 | 本田技研工業株式会社 | 固体電池用正極電極、固体電池、及び固体電池の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021163582A (ja) | 2021-10-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4061586B2 (ja) | 非水電解質二次電池用正極活物質及びそれを用いた非水電解質二次電池 | |
TW201715773A (zh) | 非水電解質二次電池用負極活性物質、非水電解質二次電池用負極、非水電解質二次電池、及負極活性物質粒子的製造方法 | |
JP7140812B2 (ja) | 全固体二次電池用負極層、それを含む全固体二次電池、及びその製造方法 | |
US9899662B2 (en) | Method for producing electrodes for all-solid battery and method for producing all-solid battery | |
JP6704295B2 (ja) | 全固体リチウム二次電池及びその製造方法 | |
JP2020520059A (ja) | 負極活物質及びそれを含む全固体電池用負極 | |
US20230178720A1 (en) | Electrode active material for electrochemical element, method for manufacturing the same, electrode material for electrochemical element, electrode for electrochemical element, electrochemical element, and movable body | |
JP7267163B2 (ja) | 全固体電池用正極および全固体電池 | |
JP2002279956A (ja) | 非水電解質電池 | |
JP2012033438A (ja) | リチウムイオン二次電池用正極及びこれを用いたリチウムイオン二次電池 | |
JP7453037B2 (ja) | 全固体電池 | |
JP7469920B2 (ja) | 全固体電池用正極および全固体電池 | |
JP7421985B2 (ja) | 全固体二次電池およびその製造方法 | |
JP7401359B2 (ja) | 全固体電池用電極および全固体電池 | |
US20220285674A1 (en) | Negative electrode for all-solid-state battery and all-solid-state battery | |
JPWO2022118928A5 (ja) | ||
JP2022048664A (ja) | 全固体電池用正極および全固体電池 | |
JP7328166B2 (ja) | 全固体二次電池 | |
JP2021039887A (ja) | 全固体電池用電極、その製造方法、全固体電池およびその製造方法 | |
WO2021241423A1 (ja) | 全固体二次電池用負極、その製造方法および全固体二次電池 | |
US20230307652A1 (en) | Negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP7376393B2 (ja) | 全固体二次電池用正極および全固体二次電池 | |
JP2022125392A (ja) | 全固体二次電池およびその製造方法 | |
WO2022092055A1 (ja) | 全固体二次電池用負極および全固体二次電池 | |
US20240132369A1 (en) | Electrode active material for electrochemical element, electrode material for electrochemical element, electrode for electrochemical element, electrochemical element, and movable body |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221223 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230707 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230801 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230929 |
|
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: 20231225 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240115 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7421985 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |