JPWO2012063874A1 - 全固体電池用電極活物質、およびそれを用いた全固体電池 - Google Patents
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Abstract
Description
<電極活物質の作製>
(実施例1)
出発原料として炭酸リチウム(Li2CO3)、五酸化バナジウム(V2O5)、リン酸水素二アンモニウム((NH4)2HPO4)を用いた。これらの原料をモル比で27.3%−LiCO3、18.2%−V2O5、54.5%−(NH4)2HPO4となるように秤量し、500mLのポリエチレン製ポットに封入してポット架上で150rpmの回転数で、6時間回転することにより、原料の混合粉末を得た。前記で得られた原料の混合粉末を、空気雰囲気下、600℃の温度で8時間焼成することにより、焼成粉末Aを得た。
比較のため、電極活物質粉末Bを以下の通り作製した。前記焼成粉末Aと水を混合し、φ5mmの玉石とともに500mlのポリエチレン製ポットに封入した後、150rpm、1時間回転して焼成粉末Aを粉砕した。その後、120℃の温度に熱せられたホットプレート上で乾燥して、粉砕粉末Bを得た。
電極活物質粉末Aおよび電極活物質粉末Bを、1.0°/分のスキャン速度、測角範囲10°〜60°でXRD(X線回折装置)により測定した。Li3Fe2(PO4)3のJCPDS(Joint Committee on Powder Diffraction Standards)カード(カード番号78−1106)のパターンとほぼ一致し、電極活物質粉末Aおよび電極活物質粉末Bがナシコン構造を有するリチウム含有化合物であることを確認した。
<全固体電池の作製>
電極活物質粉末A、電極活物質粉末Bの電極特性の評価を行うため、全固体電池を作製した。各電極活物質粉末、炭素粉末、PTFEとを混合したものを正極として、負極にLi金属箔、電解質に有機電解液を用いたコインセルを作製した。充放電装置を用いた3.0−4.5Vでのサイクリックボルタンメトリー試験の結果、電極活物質粉末Aを用いたコインセルはLi3V2(PO4)3の二電子反応分の理論容量(120mAh/g)に対し、ほぼ100%の電極活物質利用率が得られたが、電極活物質粉末Bを用いたコインセルの電極活物質利用率は約61%であった。さらに、電極活物質粉末Aを用いたコインセルに比べて電極活物質粉末Bを用いたコインセルの充放電反応のピークはブロードであり、電極活性が低いことがわかった。
(実施例2)
<電極活物質の作製>
原料として炭酸リチウム(Li2CO3)、五酸化バナジウム(V2O3)、リン酸水素二アンモニウム((NH4)2HPO4)を用い、これらをモル比で27.3%−LiCO3,18.2%−V2O3,54.5%−(NH4)2HPO4となるように秤量し、500mlのポリエチレン製ポットに封入してポット架上で150rpm、6時間回転し、原料の混合粉末を得た。原料の混合粉末を、空気雰囲気下、400℃で8時間焼成し、揮発成分を除去した焼成粉末Cを得た。
(比較例2)
粉砕粉末Cを開口径32μmのふるいにかけて分級し、粗粒を取り除いた粉末と、ふるい上に残った粗粒が多い粉末を得た。分級し粗粒が取り除かれた粉末の半分と粗粒の多い粉末を混合し、粉砕粉末Dを得た。
<評価>
実施例1と同様にして電極活物質粉末CおよびDがナシコン構造を有するリチウム含有化合物であることを確認した。
(実施例3)
原料として炭酸リチウム(Li2CO3)、五酸化バナジウム(V2O3)、リン酸水素二アンモニウム((NH4)2HPO4)を用い、これらをモル比で27.3%−Li2CO3,18.2%−V2O3,54.5%−(NH4)2HPO4となるように秤量し、500mlのポリエチレン製ポットに封入してポット架上で150rpm、6時間回転し、原料の混合粉末を得た。原料の混合粉末を、空気雰囲気下、400℃で8時間焼成し、揮発成分を除去した焼成粉末Eを得た。
(比較例3)
粉砕粉末Eを開口径32μmのふるいにかけて分級し、粗粒を取り除いた粉末と、ふるい上に残った粗粒が多い粉末を得た。分級し粗粒が取り除かれた粉末の半分と粗粒の多い粉末を混合し、粉砕粉末Fを得た。粉砕粉末Fを、窒素雰囲気下、900℃で20時間焼成し、電極活物質粉末Fを得た。
<評価>
実施例1と同様にして電極活物質粉末EおよびFがナシコン構造を有するリチウム含有化合物であることを確認した。次に、実施例1と同様にして電極活物質粉末EおよびFの粒度分布測定を行った。粒度分布測定の結果、粉砕粉末E のD50、D90は、それぞれ9.1μm、16.1μm、電極活物質粉末Eはそれぞれ11.5μm、18.4μmであり、D50、D90が大きく変化していないことがわかった。一方、粉砕粉末FのD50、D90は、それぞれ9.1μm、37.8μm、電極活物質粉末Fがそれぞれ25.4μm、39.1μmであり、D50が2.5倍以上変化していることがわかった。
11:負極層
12:固体電解質層
13:正極層
Claims (3)
- 電極層と固体電解質層とを備えた全固体電池用電極活物質であって、
前記電極活物質がナシコン構造を有するリチウム含有化合物を含み、
前記リチウム含有化合物のD50が20μm以下であり、かつD90が40μm以下である、
全固体電池用電極活物質。 - 電極層と固体電解質層とを備えた全固体電池であって、請求項1に記載の電極活物質を用いて作製された、全固体電池。
- 前記電極層と前記固体電解質層とが焼結接合されている、請求項2に記載の全固体電池。
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