JPH0896836A - 全固体リチウム電池 - Google Patents
全固体リチウム電池Info
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- JPH0896836A JPH0896836A JP6226581A JP22658194A JPH0896836A JP H0896836 A JPH0896836 A JP H0896836A JP 6226581 A JP6226581 A JP 6226581A JP 22658194 A JP22658194 A JP 22658194A JP H0896836 A JPH0896836 A JP H0896836A
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- solid electrolyte
- lithium battery
- lithium
- positive electrode
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- 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
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体電解質の性能低下のない全固体リチウム
電池を得る。 【構成】 一対の電極と、硫化リチウムおよび硫化ケイ
素を含む固体電解質とからなり、一対の電極のうち一方
の電極が遷移金属酸化物を主体とし、炭素材料を実質的
に含まないものである。
電池を得る。 【構成】 一対の電極と、硫化リチウムおよび硫化ケイ
素を含む固体電解質とからなり、一対の電極のうち一方
の電極が遷移金属酸化物を主体とし、炭素材料を実質的
に含まないものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質を用いた全
固体リチウム電池に関する。
固体リチウム電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータ・携帯電
話等のポータブル機器の普及にともない、その電源とし
て電池の需要は非常に大きなものとなっている。特に、
リチウム二次電池は、リチウムが小さな原子量を持ちか
つイオン化エネルギーが大きな物質であることから、高
エネルギー密度を得ることができる電池として実用化さ
れつつある。
話等のポータブル機器の普及にともない、その電源とし
て電池の需要は非常に大きなものとなっている。特に、
リチウム二次電池は、リチウムが小さな原子量を持ちか
つイオン化エネルギーが大きな物質であることから、高
エネルギー密度を得ることができる電池として実用化さ
れつつある。
【０００３】しかしながら、リチウム電池は電解質とし
て有機溶媒を用いることから、電池が短絡するなど不測
の事態が生じた際には発火等の危険性を皆無とすること
ができない。リチウム電池の安全性を高めるための方法
の一つは、電解質として不燃性の材料である固体電解質
を用い、電池を不燃性材料のみより構成する方法であ
り、現在全固体リチウム電池の研究開発が各方面で行わ
れている。
て有機溶媒を用いることから、電池が短絡するなど不測
の事態が生じた際には発火等の危険性を皆無とすること
ができない。リチウム電池の安全性を高めるための方法
の一つは、電解質として不燃性の材料である固体電解質
を用い、電池を不燃性材料のみより構成する方法であ
り、現在全固体リチウム電池の研究開発が各方面で行わ
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】電池の電極では、電解
質との間でイオンの移動が生じるのみならず、外部回路
との間で電子をやりとりするために、電極はイオンの伝
導性とともに電子の伝導性を有することが必要である。
そのため電子伝導性を補うために、黒鉛などの炭素材料
を電子導電材として電極に添加する方法が一般的に用い
られる。
質との間でイオンの移動が生じるのみならず、外部回路
との間で電子をやりとりするために、電極はイオンの伝
導性とともに電子の伝導性を有することが必要である。
そのため電子伝導性を補うために、黒鉛などの炭素材料
を電子導電材として電極に添加する方法が一般的に用い
られる。
【０００５】また全固体リチウム電池に用いられる固体
電解質としては、イオン導電率が高いものが望ましく、
硫化リチウムと硫化ケイ素よりなる非晶質固体電解質は
10-3S/cm近い高いイオン導電率を示すことから、全固体
リチウム電池に用いるには好適な固体電解質であると考
えられる。
電解質としては、イオン導電率が高いものが望ましく、
硫化リチウムと硫化ケイ素よりなる非晶質固体電解質は
10-3S/cm近い高いイオン導電率を示すことから、全固体
リチウム電池に用いるには好適な固体電解質であると考
えられる。
【０００６】しかしながら、固体電解質として硫化リチ
ウムと硫化ケイ素よりなる固体電解質を用いた場合に
は、正極に添加された炭素材料の触媒作用により、固体
電解質が分解し、内部インピーダンスが増加するなど、
電池の性能が低下する課題を有していた。
ウムと硫化ケイ素よりなる固体電解質を用いた場合に
は、正極に添加された炭素材料の触媒作用により、固体
電解質が分解し、内部インピーダンスが増加するなど、
電池の性能が低下する課題を有していた。
【０００７】また、このような全固体リチウム電池に用
いられる正極活物質としては、TiS2やMoS2等の遷移金属
硫化物の検討がなされてきた。さらに電池の起電力を高
くして高エネルギー密度化を図るためには、WO3などの3
Vの電圧を発生するものや、さらにはLixCoO2あるいはLi
xNiO2などの4Vの電圧を発生するものなど遷移金属酸化
物を用いる方法が考えられる。しかし、このような遷移
金属酸化物を電極活物質として用いた場合には、固体電
解質がさらに貴な電位に分極された状態となるため、特
に顕著な性能低下が生じる課題を有していた。
いられる正極活物質としては、TiS2やMoS2等の遷移金属
硫化物の検討がなされてきた。さらに電池の起電力を高
くして高エネルギー密度化を図るためには、WO3などの3
Vの電圧を発生するものや、さらにはLixCoO2あるいはLi
xNiO2などの4Vの電圧を発生するものなど遷移金属酸化
物を用いる方法が考えられる。しかし、このような遷移
金属酸化物を電極活物質として用いた場合には、固体電
解質がさらに貴な電位に分極された状態となるため、特
に顕著な性能低下が生じる課題を有していた。
【０００８】本発明は、上記の課題を解決し、固体電解
質の性能低下の少ない全固体リチウム電池を提供するこ
とを目的とする。
質の性能低下の少ない全固体リチウム電池を提供するこ
とを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】一対の電極とリチウムイ
オン導電性固体電解質を主体とする固体電解質層を有す
る全固体リチウム電池において、前記リチウムイオン導
電性固体電解質が硫化リチウム、硫化ケイ素よりなる固
体電解質であり、前記一対の電極のうち一方の電極が遷
移金属酸化物を主体とする化合物を含み、炭素材料を実
質的に含まないものであって、炭素量が重量比で0.1%以
下のものである。
オン導電性固体電解質を主体とする固体電解質層を有す
る全固体リチウム電池において、前記リチウムイオン導
電性固体電解質が硫化リチウム、硫化ケイ素よりなる固
体電解質であり、前記一対の電極のうち一方の電極が遷
移金属酸化物を主体とする化合物を含み、炭素材料を実
質的に含まないものであって、炭素量が重量比で0.1%以
下のものである。
【００１０】
【作用】リチウム電池の電極に用いられた遷移金属酸化
物は、電池の作動中において一般的にLixMOyで表される
組成となっている。例えばコバルト酸リチウムの場合に
は、LixCoO2の組成となっており、コバルト原子のd軌道
に電子伝導に寄与する電子が存在する状態となってい
る。有機溶媒電解質を用いたリチウム電池の場合には、
このd電子による電子伝導のみでは電極内の電子伝導性
が低く、電子伝導性を補うために導電材を添加する必要
があるが、硫化リチウム、硫化ケイ素よりなる固体電解
質のイオン導電率は有機溶媒電解質のイオン導電率に比
べ約１桁小さなものであるため、この固体電解質を用い
た電池の反応速度は、電極に導電材を添加しない場合で
も電極内の電子伝導の速度ではなくイオン拡散により律
速される。そのため、電極に導電材を添加することによ
る性能の向上は顕著ではなく、逆に導電材として加えた
炭素材料の触媒作用による電子性能の低下が顕著な問題
となる。以上のことより、一対の電極とリチウムイオン
導電性固体電解質を主体とする固体電解質層を有する全
固体リチウム電池において、前記リチウムイオン導電性
固体電解質が硫化リチウム、硫化ケイ素よりなる固体電
解質であり、前記一対の電極のうち一方の電極が遷移金
属酸化物を主体とする化合物を含むとき、前記遷移金属
酸化物を主体とする化合物を含む電極に炭素材料が実質
的に存在しないことにより、炭素の触媒作用による固体
電解質の分解が抑制され、その結果性能劣化のほどんど
ない全固体リチウム電池を提供することができる。
物は、電池の作動中において一般的にLixMOyで表される
組成となっている。例えばコバルト酸リチウムの場合に
は、LixCoO2の組成となっており、コバルト原子のd軌道
に電子伝導に寄与する電子が存在する状態となってい
る。有機溶媒電解質を用いたリチウム電池の場合には、
このd電子による電子伝導のみでは電極内の電子伝導性
が低く、電子伝導性を補うために導電材を添加する必要
があるが、硫化リチウム、硫化ケイ素よりなる固体電解
質のイオン導電率は有機溶媒電解質のイオン導電率に比
べ約１桁小さなものであるため、この固体電解質を用い
た電池の反応速度は、電極に導電材を添加しない場合で
も電極内の電子伝導の速度ではなくイオン拡散により律
速される。そのため、電極に導電材を添加することによ
る性能の向上は顕著ではなく、逆に導電材として加えた
炭素材料の触媒作用による電子性能の低下が顕著な問題
となる。以上のことより、一対の電極とリチウムイオン
導電性固体電解質を主体とする固体電解質層を有する全
固体リチウム電池において、前記リチウムイオン導電性
固体電解質が硫化リチウム、硫化ケイ素よりなる固体電
解質であり、前記一対の電極のうち一方の電極が遷移金
属酸化物を主体とする化合物を含むとき、前記遷移金属
酸化物を主体とする化合物を含む電極に炭素材料が実質
的に存在しないことにより、炭素の触媒作用による固体
電解質の分解が抑制され、その結果性能劣化のほどんど
ない全固体リチウム電池を提供することができる。
【００１１】また、炭素材料を添加しない際にも、重量
比で0.1%以下の炭素材料が不純物として電極中に含まれ
る場合がある。この不純物の濃度範囲の炭素材料による
電池の性能劣化は顕著なものではない。そのため、電極
中に存在する炭素の割合としては、重量比で0.1%以下の
範囲が好適に選ばれる。
比で0.1%以下の炭素材料が不純物として電極中に含まれ
る場合がある。この不純物の濃度範囲の炭素材料による
電池の性能劣化は顕著なものではない。そのため、電極
中に存在する炭素の割合としては、重量比で0.1%以下の
範囲が好適に選ばれる。
【００１２】また、リチウムイオン導電性固体電解質と
しては、炭素の触媒作用により分解しにくいものが好ま
しい。リチウム酸化物あるいはリチウム酸素酸塩より選
ばれる一種あるいは複数種の化合物と、硫化リチウム、
硫化ケイ素よりなるリチウムイオン導電性固体電解質
は、硫化物ガラス骨格の一部の硫黄が酸素により置換さ
れ、構造が安定化されている。そのため、炭素の触媒作
用に対してもより安定であることからリチウムイオン導
電性固体電解質としては、リチウム酸化物あるいはリチ
ウム酸素酸塩より選ばれる一種あるいは複数種の化合物
と、硫化リチウム、硫化ケイ素よりなるリチウムイオン
導電性固体電解質が好ましく用いられる。
しては、炭素の触媒作用により分解しにくいものが好ま
しい。リチウム酸化物あるいはリチウム酸素酸塩より選
ばれる一種あるいは複数種の化合物と、硫化リチウム、
硫化ケイ素よりなるリチウムイオン導電性固体電解質
は、硫化物ガラス骨格の一部の硫黄が酸素により置換さ
れ、構造が安定化されている。そのため、炭素の触媒作
用に対してもより安定であることからリチウムイオン導
電性固体電解質としては、リチウム酸化物あるいはリチ
ウム酸素酸塩より選ばれる一種あるいは複数種の化合物
と、硫化リチウム、硫化ケイ素よりなるリチウムイオン
導電性固体電解質が好ましく用いられる。
【００１３】さらに、遷移金属酸化物がLixMOyで表され
る遷移金属化合物には、金属リチウムに対して4Vの高い
電位を示すものがあり、このような高い電位で分極され
た場合には、上記の炭素の触媒作用による固体電解質の
分解反応がより生じやすい。そのため、遷移金属酸化物
を主体とする化合物としては、LixMOy（Mは一種類ある
いは複数種の遷移金属元素）で表される化合物を用いた
場合にその効果はより顕著なものとなる。
る遷移金属化合物には、金属リチウムに対して4Vの高い
電位を示すものがあり、このような高い電位で分極され
た場合には、上記の炭素の触媒作用による固体電解質の
分解反応がより生じやすい。そのため、遷移金属酸化物
を主体とする化合物としては、LixMOy（Mは一種類ある
いは複数種の遷移金属元素）で表される化合物を用いた
場合にその効果はより顕著なものとなる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明について実施例を用いて詳細に
説明する。
説明する。
【００１５】（実施例１）本実施例においては、正極活
物質としてLiCoO2で表されるコバルト酸リチウム、固体
電解質として0.6Li2S-0.4SiS2で表されるリチウムイオ
ン導電性固体電解質、負極活物質として金属リチウムを
用い、下記のように全固体リチウム電池を構成しその特
性を評価した。
物質としてLiCoO2で表されるコバルト酸リチウム、固体
電解質として0.6Li2S-0.4SiS2で表されるリチウムイオ
ン導電性固体電解質、負極活物質として金属リチウムを
用い、下記のように全固体リチウム電池を構成しその特
性を評価した。
【００１６】まず硫化物系リチウムイオン導電性固体電
解質0.6Li2S-0.4SiS2は、以下のように合成した。
解質0.6Li2S-0.4SiS2は、以下のように合成した。
【００１７】硫化リチウム（Li2S）と硫化ケイ素（Si
S2）をモル比で3:2に混合し、その混合物をガラス状カ
ーボンの坩堝中にいれた。その坩堝を縦型炉中にいれア
ルゴン気流中で950℃まで加熱し、混合物を溶融状態と
した。２時間加熱の後、融液を双ローラーにより急冷
し、0.6Li2S-0.4SiS2で表されるリチウムイオン導電性
非晶質固体電解質を得た。
S2）をモル比で3:2に混合し、その混合物をガラス状カ
ーボンの坩堝中にいれた。その坩堝を縦型炉中にいれア
ルゴン気流中で950℃まで加熱し、混合物を溶融状態と
した。２時間加熱の後、融液を双ローラーにより急冷
し、0.6Li2S-0.4SiS2で表されるリチウムイオン導電性
非晶質固体電解質を得た。
【００１８】正極活物質であるLiCoO2は、酸化コバルト
（Co3O4）と炭酸リチウムを混合し、大気中900℃で焼成
することにより合成した。
（Co3O4）と炭酸リチウムを混合し、大気中900℃で焼成
することにより合成した。
【００１９】このようにして得た固体電解質とLiCoO2を
重量比で1:1に混合し正極材料とした。
重量比で1:1に混合し正極材料とした。
【００２０】負極としては、金属リチウム箔（厚み1m
m）を10mmφの大きさに打ち抜いたものを用いた。
m）を10mmφの大きさに打ち抜いたものを用いた。
【００２１】構成した全固体リチウム電池の断面図を図
１に示す。上記で得た正極材料１と、金属リチウム箔２
を、固体電解質（0.6Li2S-0.4SiS2）層３を介して10mm
φの円筒状に一体に加圧成形した。但し、その際の正極
重量は正極中のLiCoO2重量が36mgとなるよう秤量した。
その後、正極リード端子４、負極リード端子５をカーボ
ンペースト６により接着し、全体を樹脂封止７し、本発
明による全固体リチウム電池を得た。
１に示す。上記で得た正極材料１と、金属リチウム箔２
を、固体電解質（0.6Li2S-0.4SiS2）層３を介して10mm
φの円筒状に一体に加圧成形した。但し、その際の正極
重量は正極中のLiCoO2重量が36mgとなるよう秤量した。
その後、正極リード端子４、負極リード端子５をカーボ
ンペースト６により接着し、全体を樹脂封止７し、本発
明による全固体リチウム電池を得た。
【００２２】また比較のために、正極材料に炭素材料と
して炭素繊維を重量比で0.1%〜20%を加え混合し正極材
料としたものを用い、これ以外は上記と同様の方法で全
固体リチウム電池を得た。
して炭素繊維を重量比で0.1%〜20%を加え混合し正極材
料としたものを用い、これ以外は上記と同様の方法で全
固体リチウム電池を得た。
【００２３】これらの電池に4.4Vの定電圧を印加し充電
した後、100μmの定電流で放電し、放電容量を調べた。
その結果得られた放電容量と炭素繊維の添加量との関係
を図２に示す。ただし図中、横軸は炭素繊維の添加量
（正極に対する重量比）、縦軸は炭素繊維を添加しない
時の放電容量に対する炭素繊維添加時の放電容量の比を
示している。
した後、100μmの定電流で放電し、放電容量を調べた。
その結果得られた放電容量と炭素繊維の添加量との関係
を図２に示す。ただし図中、横軸は炭素繊維の添加量
（正極に対する重量比）、縦軸は炭素繊維を添加しない
時の放電容量に対する炭素繊維添加時の放電容量の比を
示している。
【００２４】この結果より、本発明により炭素材料を添
加しない電極を用いて構成した電池の放電容量がいちば
ん大きなものとなっており、また炭素材料添加量が重量
比で0.1%以下の時には炭素材料を添加しない場合の容量
の90%以上の放電容量が得られており、本発明によると
優れた性能の全固体リチウム電池を得ることができるこ
とがわかった。
加しない電極を用いて構成した電池の放電容量がいちば
ん大きなものとなっており、また炭素材料添加量が重量
比で0.1%以下の時には炭素材料を添加しない場合の容量
の90%以上の放電容量が得られており、本発明によると
優れた性能の全固体リチウム電池を得ることができるこ
とがわかった。
【００２５】（実施例２）正極活物質としてLiNiO2で表
されるニッケル酸リチウムを用いた以外は実施例１と同
様の方法で、本発明による全固体リチウム電池ならびに
比較のために正極に炭素繊維を加えた全固体リチウム電
池を構成した。
されるニッケル酸リチウムを用いた以外は実施例１と同
様の方法で、本発明による全固体リチウム電池ならびに
比較のために正極に炭素繊維を加えた全固体リチウム電
池を構成した。
【００２６】ただし、LiNiO2は、酸化ニッケル（NiO）
と水酸化リチウムを混合し、大気中1000℃で焼成するこ
とにより合成した。
と水酸化リチウムを混合し、大気中1000℃で焼成するこ
とにより合成した。
【００２７】このようにして得た全固体リチウム電池の
特性を（実施例１）と同様の方法で評価した。その結果
得られた放電容量と炭素繊維の添加量との関係を図３に
示す。
特性を（実施例１）と同様の方法で評価した。その結果
得られた放電容量と炭素繊維の添加量との関係を図３に
示す。
【００２８】この結果より、本発明のように炭素材料を
添加しない電極を用いて構成した電池の放電容量がいち
ばん大きなものとなっており、また炭素材料添加量が重
量比で0.1%以下の時には炭素材料を添加しない場合の容
量の90%以上の放電容量が得られており、本発明による
と優れた性能の全固体リチウム電池を得ることができる
ことがわかった。
添加しない電極を用いて構成した電池の放電容量がいち
ばん大きなものとなっており、また炭素材料添加量が重
量比で0.1%以下の時には炭素材料を添加しない場合の容
量の90%以上の放電容量が得られており、本発明による
と優れた性能の全固体リチウム電池を得ることができる
ことがわかった。
【００２９】（実施例３）正極活物質としてLiMn2O4で
表されるマンガン酸リチウムを用い、炭素材料としてア
セチレンブラックを用いた以外は（実施例１）と同様の
方法で、本発明による全固体リチウム電池ならびに比較
のために正極に炭素材料を添加した全固体リチウム電池
を構成した。
表されるマンガン酸リチウムを用い、炭素材料としてア
セチレンブラックを用いた以外は（実施例１）と同様の
方法で、本発明による全固体リチウム電池ならびに比較
のために正極に炭素材料を添加した全固体リチウム電池
を構成した。
【００３０】ただし、LiMn2O4は、二酸化マンガン（MnO
2）と炭酸リチウム（Li2CO3）を混合し、大気中800℃で
焼成することにより合成した。
2）と炭酸リチウム（Li2CO3）を混合し、大気中800℃で
焼成することにより合成した。
【００３１】このようにして得た全固体リチウム電池の
特性を充電電圧を4.5Vとした以外は（実施例１）と同様
の方法で評価した。その結果、本発明のように炭素材料
を添加しない電極を用いて構成した電池の放電容量がい
ちばん大きなものとなっており、本発明によると優れた
性能の全固体リチウム電池を得ることができることがわ
かった。
特性を充電電圧を4.5Vとした以外は（実施例１）と同様
の方法で評価した。その結果、本発明のように炭素材料
を添加しない電極を用いて構成した電池の放電容量がい
ちばん大きなものとなっており、本発明によると優れた
性能の全固体リチウム電池を得ることができることがわ
かった。
【００３２】（実施例４）正極活物質としてLi2O,V2O4,
V2O5より合成したLiV2O5を用いた以外は、（実施例１）
と同様の方法で、本発明による全固体リチウム電池なら
びに比較のために正極に炭素材料を添加した全固体リチ
ウム電池を構成した。
V2O5より合成したLiV2O5を用いた以外は、（実施例１）
と同様の方法で、本発明による全固体リチウム電池なら
びに比較のために正極に炭素材料を添加した全固体リチ
ウム電池を構成した。
【００３３】このようにして得た全固体リチウム電池の
特性を充電電圧を3.5Vとした以外は（実施例１）と同様
の方法で評価した。その結果、本発明のように炭素材料
を添加しない電極を用いて構成した電池の放電容量がい
ちばん大きなものとなっており、本発明によると優れた
性能の全固体リチウム電池を得ることができることがわ
かった。
特性を充電電圧を3.5Vとした以外は（実施例１）と同様
の方法で評価した。その結果、本発明のように炭素材料
を添加しない電極を用いて構成した電池の放電容量がい
ちばん大きなものとなっており、本発明によると優れた
性能の全固体リチウム電池を得ることができることがわ
かった。
【００３４】（実施例５）正極活物質としてLiMn1.8Co
0.2O4を用いた以外は、（実施例１）と同様の方法で、
本発明による全固体リチウム電池ならびに比較のために
正極に炭素材料を添加した全固体リチウム電池を構成し
た。
0.2O4を用いた以外は、（実施例１）と同様の方法で、
本発明による全固体リチウム電池ならびに比較のために
正極に炭素材料を添加した全固体リチウム電池を構成し
た。
【００３５】このようにして得た全固体リチウム電池の
特性を充電電圧を3.5Vとした以外は（実施例１）と同様
の方法で評価した。その結果、本発明のように炭素材料
を添加しない電極を用いて構成した電池の放電容量がい
ちばん大きなものとなっており、本発明によると優れた
性能の全固体リチウム電池を得ることができることがわ
かった。
特性を充電電圧を3.5Vとした以外は（実施例１）と同様
の方法で評価した。その結果、本発明のように炭素材料
を添加しない電極を用いて構成した電池の放電容量がい
ちばん大きなものとなっており、本発明によると優れた
性能の全固体リチウム電池を得ることができることがわ
かった。
【００３６】（実施例６）正極活物質としてWO3を用い
た以外は、（実施例１）と同様の方法で、本発明による
全固体リチウム電池ならびに比較のために正極に炭素材
料を添加した全固体リチウム電池を構成した。
た以外は、（実施例１）と同様の方法で、本発明による
全固体リチウム電池ならびに比較のために正極に炭素材
料を添加した全固体リチウム電池を構成した。
【００３７】このようにして得た全固体リチウム電池を
一旦50μAの定電流で1.5Vまで放電した後、3.5Vの電圧
で充電し、その後100μAで1.5V放電し、その放電容量を
比較し、電池の性能を比較した。その結果、本発明のよ
うに炭素材料を添加しない電極を用いて構成した電池の
放電容量がいちばん大きなものとなっており、本発明に
よると優れた性能の全固体リチウム電池を得ることがで
きることがわかった。
一旦50μAの定電流で1.5Vまで放電した後、3.5Vの電圧
で充電し、その後100μAで1.5V放電し、その放電容量を
比較し、電池の性能を比較した。その結果、本発明のよ
うに炭素材料を添加しない電極を用いて構成した電池の
放電容量がいちばん大きなものとなっており、本発明に
よると優れた性能の全固体リチウム電池を得ることがで
きることがわかった。
【００３８】（実施例７）本実施例においては、遷移金
属酸化物として実施例１で用いたLiCoO2に代えて正極活
物質にV2O5を用いた以外は、（実施例１）と同様の方法
で、本発明による全固体リチウム電池ならびに比較のた
めに正極に炭素材料を添加した全固体リチウム電池を構
成した。
属酸化物として実施例１で用いたLiCoO2に代えて正極活
物質にV2O5を用いた以外は、（実施例１）と同様の方法
で、本発明による全固体リチウム電池ならびに比較のた
めに正極に炭素材料を添加した全固体リチウム電池を構
成した。
【００３９】このようにして得た全固体リチウム電池の
性能を実施例６と同様の方法で比較した。その結果、本
発明のように炭素材料を添加しない電極を用いて構成し
た電池の放電容量がいちばん大きなものとなっており、
本発明によると優れた性能の全固体リチウム電池を得る
ことができることがわかった。
性能を実施例６と同様の方法で比較した。その結果、本
発明のように炭素材料を添加しない電極を用いて構成し
た電池の放電容量がいちばん大きなものとなっており、
本発明によると優れた性能の全固体リチウム電池を得る
ことができることがわかった。
【００４０】（実施例８）固体電解質として0.02Li3PO4
-0.59Li2S-0.39SiS2を用いた以外は（実施例１）と同様
の方法で本発明による全固体リチウム電池ならびに比較
のための全固体リチウム電池を構成した。
-0.59Li2S-0.39SiS2を用いた以外は（実施例１）と同様
の方法で本発明による全固体リチウム電池ならびに比較
のための全固体リチウム電池を構成した。
【００４１】このようにして得た全固体リチウム電池の
特性を（実施例１）と同様の方法で評価した。その結果
得られた放電容量と炭素繊維の添加量との関係を図４に
示す。
特性を（実施例１）と同様の方法で評価した。その結果
得られた放電容量と炭素繊維の添加量との関係を図４に
示す。
【００４２】この結果より、本発明のように炭素材料を
添加しない電極を用いて構成した電池の放電容量がいち
ばん大きなものとなっており、また炭素材料添加量が重
量比で0.1%以下の時には炭素材料を添加しない場合の容
量の90%以上の放電容量が得られていた。
添加しない電極を用いて構成した電池の放電容量がいち
ばん大きなものとなっており、また炭素材料添加量が重
量比で0.1%以下の時には炭素材料を添加しない場合の容
量の90%以上の放電容量が得られていた。
【００４３】（実施例９）固体電解質として0.04Li4SiO
4-0.58Li2S-0.38SiS2を用いた以外は（実施例１）と同
様の方法で本発明による全固体リチウム電池ならびに比
較のための全固体リチウム電池を構成した。
4-0.58Li2S-0.38SiS2を用いた以外は（実施例１）と同
様の方法で本発明による全固体リチウム電池ならびに比
較のための全固体リチウム電池を構成した。
【００４４】このようにして得た全固体リチウム電池の
特性を（実施例１）と同様の方法で評価した。その結
果、本発明のように炭素材料を添加しない電極を用いて
構成した電池の放電容量がいちばん大きなものとなっ
た。
特性を（実施例１）と同様の方法で評価した。その結
果、本発明のように炭素材料を添加しない電極を用いて
構成した電池の放電容量がいちばん大きなものとなっ
た。
【００４５】（実施例１０）固体電解質として0.02Li2O
-0.59Li2S-0.39SiS2を用いた以外は（実施例１）と同様
の方法で本発明による全固体リチウム電池ならびに比較
のための全固体リチウム電池を構成した。
-0.59Li2S-0.39SiS2を用いた以外は（実施例１）と同様
の方法で本発明による全固体リチウム電池ならびに比較
のための全固体リチウム電池を構成した。
【００４６】このようにして得た全固体リチウム電池の
特性を（実施例１）と同様の方法で評価した。その結
果、本発明のように炭素材料を添加しない電極を用いて
構成した電池の放電容量がいちばん大きなものとなっ
た。
特性を（実施例１）と同様の方法で評価した。その結
果、本発明のように炭素材料を添加しない電極を用いて
構成した電池の放電容量がいちばん大きなものとなっ
た。
【００４７】（実施例１１）固体電解質として0.30LiI-
0.35Li2S-0.35SiS2を用いた以外は（実施例１）と同様
の方法で本発明による全固体リチウム電池ならびに比較
のための全固体リチウム電池を構成した。
0.35Li2S-0.35SiS2を用いた以外は（実施例１）と同様
の方法で本発明による全固体リチウム電池ならびに比較
のための全固体リチウム電池を構成した。
【００４８】このようにして得た全固体リチウム電池の
特性を（実施例１）と同様の方法で評価した。その結
果、本発明のように炭素材料を添加しない電極を用いて
構成した電池の放電容量がいちばん大きなものとなっ
た。
特性を（実施例１）と同様の方法で評価した。その結
果、本発明のように炭素材料を添加しない電極を用いて
構成した電池の放電容量がいちばん大きなものとなっ
た。
【００４９】なお、本実施例においては、負極活物質と
して金属リチウムを用いたがこれ以外に炭素材料やリチ
ウム合金など金属リチウム以外の物質を用いた場合も同
様の効果が得られる。
して金属リチウムを用いたがこれ以外に炭素材料やリチ
ウム合金など金属リチウム以外の物質を用いた場合も同
様の効果が得られる。
【００５０】また、本実施例においては、正極活物質と
してLiNiO2,LiCoO2,LiMn2O4,WO3などを用いたが、その
他の遷移金属酸化物を用いても同様の効果が得られる。
してLiNiO2,LiCoO2,LiMn2O4,WO3などを用いたが、その
他の遷移金属酸化物を用いても同様の効果が得られる。
【００５１】また、固体電解質について本実施例で示し
た以外のものを用いても同様の効果が得られる。
た以外のものを用いても同様の効果が得られる。
【００５２】
【発明の効果】以上のように、本発明の全固体リチウム
電池は一対の電極とリチウムイオン導電性固体電解質を
主体とする固体電解質層を有する電池において、前記リ
チウムイオン導電性固体電解質が硫化リチウム、硫化ケ
イ素よりなる固体電解質であり、前記一対の電極のうち
一方の電極が遷移金属酸化物を主体とする化合物を含
み、炭素材料を実質的に含まないものであるので、固体
電解質が炭素材料によって分解されることはなく、放電
特性に優れた全固体電池を提供することができる。
電池は一対の電極とリチウムイオン導電性固体電解質を
主体とする固体電解質層を有する電池において、前記リ
チウムイオン導電性固体電解質が硫化リチウム、硫化ケ
イ素よりなる固体電解質であり、前記一対の電極のうち
一方の電極が遷移金属酸化物を主体とする化合物を含
み、炭素材料を実質的に含まないものであるので、固体
電解質が炭素材料によって分解されることはなく、放電
特性に優れた全固体電池を提供することができる。
【図１】本発明のリチウム電池の断面図
【図２】LiCoO2に添加した炭素材料の量と全固体リチウ
ム電池の放電容量との関係を示す図
ム電池の放電容量との関係を示す図
【図３】LiNiO2に添加した炭素材料の量と全固体リチウ
ム電池の放電容量との関係を示す図
ム電池の放電容量との関係を示す図
【図４】固体電解質の他の例と全固体リチウム電池の放
電容量の関係を示す図
電容量の関係を示す図
１ 正極 ２ 負極 ３ 固体電解質層 ４ 正極リード ５ 負極リード ６ カーボンペースト ７ 封止樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 繁雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】一対の電極とリチウムイオン導電性固体電
解質を主体とする固体電解質層を有する全固体リチウム
電池において、前記リチウムイオン導電性固体電解質が
少なくとも硫化リチウム、硫化ケイ素を含む物質よりな
る固体電解質であり、前記一対の電極のうち一方の電極
が遷移金属酸化物を主体とする化合物を含み、炭素材料
を実質的に含まないことを特徴とする全固体リチウム電
池。 - 【請求項２】一対の電極とリチウムイオン導電性固体電
解質を主体とする固体電解質層を有する全固体リチウム
電池において、前記リチウムイオン導電性固体電解質が
硫化リチウム、硫化ケイ素よりなる固体電解質であり、
前記一対の電極のうち一方の電極が遷移金属酸化物を主
体とする化合物を含み、かつ前記遷移金属酸化物を主体
とする化合物を含む電極に含まれる炭素量が、前記電極
重量に対する重量比で0.1%以下であることを特徴とする
全固体リチウム電池。 - 【請求項３】リチウムイオン導電性固体電解質が、リチ
ウム酸化物あるいはリチウム酸素酸塩より選ばれる一種
あるいは複数種の化合物と、硫化リチウム、硫化ケイ素
よりなるリチウムイオン導電性固体電解質であることを
特徴とする請求項１または２記載の全固体リチウム電
池。 - 【請求項４】遷移金属酸化物を主体とする化合物が、Li
xMOy（Mは一種類あるいは複数種の遷移金属元素）で表
される化合物であることを特徴とする請求項１または２
記載の全固体リチウム電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6226581A JPH0896836A (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 全固体リチウム電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6226581A JPH0896836A (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 全固体リチウム電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0896836A true JPH0896836A (ja) | 1996-04-12 |
Family
ID=16847420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6226581A Pending JPH0896836A (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 全固体リチウム電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0896836A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0933827A1 (en) * | 1998-02-03 | 1999-08-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Lithium secondary battery |
| JP2015176801A (ja) * | 2014-03-17 | 2015-10-05 | トヨタ自動車株式会社 | 正極合材層 |
-
1994
- 1994-09-21 JP JP6226581A patent/JPH0896836A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0933827A1 (en) * | 1998-02-03 | 1999-08-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Lithium secondary battery |
| US6322929B1 (en) | 1998-02-03 | 2001-11-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Lithium secondary battery with a high charge-discharge efficiency and a low self-discharging tendency |
| JP2015176801A (ja) * | 2014-03-17 | 2015-10-05 | トヨタ自動車株式会社 | 正極合材層 |
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