[发明专利]电解质被覆型正极活性物质粒子、全固体电池、和电解质被覆型正极活性物质粒子的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及能够提高全固体电池的放电容量、提高电池效率的电解质被覆型正极活性物质粒子。

背景技术

近年来伴随着个人计算机、摄像机和手机等信息相关设备、通信设备等的急速普及，用作其电源的电池的开发受到重视。另外，在汽车产业界，在进行用于电动汽车、混合动力汽车的高输出且高容量的电池的开发，也在进行高放电容量的锂电池的开发。

现有市售的锂电池由于使用含有可燃性有机溶剂的电解液，所以需要安装抑制短路时温度上升的安全装置、改善用于防止短路的结构·材料。与此相对，认为将电解液变为固体电解质层而使电池全固体化的锂电池由于在电池内不使用可燃性的有机溶剂，所以可实现安全装置的简单化，制造成本、生产率优异。

在这种全固体电池的领域中，一直以来都有着眼于正极活性物质和固体电解质的界面，实现全固体电池的性能提高的尝试。固体电解质与液体电解质相比，电解质不易渗透到正极活性物质的内部，正极活性物质与电解质的界面容易减少。因此，使用含有将正极活性物质的粉末与固体电解质的粉末混合而成的混合粉末的正极材料而使界面的面积增大。

另外，锂离子在正极活性物质与固体电解质的界面迁移时在界面产生电阻，由此全固体电池的性能降低。这是由于通过正极活性物质与固体电解质发生反应而在正极活性物质的表面形成高电阻部位。

专利文献1～2中公开了含有正极活性物质和作为固体电解质的硫化物固体电解质的正极层，所述正极活性物质在表面被覆有锂离子传导性氧化物层。通过在正极活性物质的表面形成锂离子传导性氧化物层后，与硫化物固体电解质混合，从而抑制硫化物固体电解质与正极活性物质反应，抑制在正极活性物质层的表面形成高电阻部位。另外，专利文献3中公开了含有正极活性物质粉末和具有锂离子传导性的硫化物固体电解质粉末的正极层。通过调整配合比率来增加正极活性物质粉末粒子与具有锂离子传导性的硫化物固体电解质粉末粒子的接触部分，实现放电容量的提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-193940号公报

专利文献2：国际公开第2007/00459号

专利文献3：日本特开平8-195219号公报

发明内容

然而，上述专利文献1～3中记载的正极材料在正极层内硫化物固体电解质和正极活性物质以点接触的状态存在而无法密合。因此，存在锂离子传导路径少、锂离子传导时产生高的电阻、电池效率降低的问题。另外，由于硫化物固体电解质与正极活性物质无法密合，所以正极层内空隙变多，无法提高正极活性物质粒子的填充密度。因此，有无法实现放电容量的提高的问题。

此外，上述专利文献1～3中记载的正极材料无法高精度且均匀地调整正极层内的正极活性物质粒子的粒子间距离。因此，存在如下问题：粒子间距离小时发生锂离子传导性的降低，另一方面，粒子间距离大时伴随正极活性物质的填充密度的降低而发生全固体电池的放电容量的降低。

本发明是鉴于上述实际情况而完成的，提供能够提高全固体电池的放电容量、提高电池效率的电解质被覆型正极活性物质粒子。

为了解决上述课题，在本发明中，提高一种电解质被覆型正极活性物质粒子，其特征在于，具有正极活性物质粒子和形成于上述正极活性物质粒子的表面的硫化物固体电解质层。

根据本发明，通过使硫化物固体电解质层预先形成于正极活性物质粒子的表面，从而正极活性物质粒子与硫化物固体电解质层的接触变得紧密。由此，锂离子的传导性提高，锂离子传导时产生的电阻得到抑制，从而能够使电池效率提高。另外，通过采用上述结构，从而在正极层内空隙变少，能够使正极活性物质粒子更致密地填充，填充密度提高，因此能够得到高放电容量。

在本发明中，优选在上述正极活性物质粒子与上述硫化物固体电解质层之间具有锂离子传导性氧化物层。这是由于能够抑制由正极活性物质与固体电解质的反应而产生的界面电阻。

在本发明中，上述硫化物固体电解质层的层厚优选为50nm～1000nm的范围内。这是由于通过调整硫化物固体电解质层的层厚，从而能够在后述的正极层内以成为维持锂离子传导性且达到高填充密度的最佳粒子间距离的方式高精度且均匀地调整正极活性物质粒子的粒子间距离。

另外，在本发明中，提供一种全固体电池，其具有：正极层、负极层、和形成于上述正极层与上述负极层之间的固体电解质层，其特征在于，上述正极层具有上述的电解质被覆型正极活性物质粒子。