[发明专利]全固体型二次电池、其制造方法及电子设备

说明书

本发明涉及全固体型二次电池、其制造方法及电子设备，无需进行结晶化退火工序。一种全固体二次电池，其设置基板、负极、固体电解质、以及正极，使用非晶状态的LiFePO₄作为上述正极。

技术领域

本发明涉及全固体型二次电池、其制造方法及电子设备，且涉及使用了无需结晶化工序的正极物质的全固体型二次电池、其制造方法及电子设备。

背景技术

近年，锂离子二次电池在对混合动力汽车、电动车等的应用中受到注目。另外，将发电的电能进行蓄电并供给蓄电的电能的二次电池由于面向各种应用的可能性扩大而受到注目。

尤其是，作为电解质中不使用液体的全固体型锂二次电池这样的全固体型二次电池而典型的是薄膜二次电池。该薄膜二次电池是在硅等基板上通过用蒸镀法、PLD(脉冲激光沉积)法、溅射法、CVD法等进行成膜而制成的，具有膜厚薄达数μm的特点。

这样的薄膜二次电池由于使用固体电解质，所以具有安全性高、可集成于各种大小的装置的特征。作为薄膜二次电池的正极，可使用金属氧化物、金属氧酸盐。另外，作为固体电解质，可使用金属氧化物、金属氧酸盐、或构成这些的氧的一部分被置换为氮的物质。作为负极，可使用锂、钠等碱金属(例如，参照专利文献1或专利文献2)。

图12是以往的全固体型Li离子电池的构成说明图，在基板51上将集电体52、正极53以及固体电解质54成膜。接着，为了将正极53结晶化而进行退火处理。接着，将负极55和集电体56成膜。在该情况下，通常使用Pt、SUS作为集电体52、56，使用LiCoO₂作为正极53，使用LiPON作为固体电解质54，使用金属Li作为负极55。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2012-248414号公报

专利文献2:日本特开2012-059497号公报

发明内容

但是，在现状的薄膜二次电池中，作为成膜顺序，只能应用集电体→正极活性物质→固体电解质→负极活性物质→集电体的顺序，在组装薄膜二次电池时的电路设计上受到很大的制约。

即，无法使用相反的成膜顺序的理由是，负极材料不耐受上述正极物质等结晶化退火工序的温度。通常，正极活性物质和固体电解质使用PLD法、溅射法或CVD法而成膜，但形成的膜为非晶状态。应予说明，非晶状态是指，进行X射线衍射测定时，衍射峰无法被检测出的状态。认为这些膜为了能够进行与充放电伴随的锂离子移动，必须具有结晶结构。因此，为了进行结晶化，通常需要进行400℃以上的热处理。

但是，在使用锂(熔点180℃)作为负极的情况下，由于他们的熔点低，因此在负极已经成膜的状态下进行正极、固体电解质的热处理时，存在负极会熔化的可能性，有可能发生内部短路等危险性。

因此，即使为了提高输出电压而采取串联结构，也存在结晶化退火工序成为瓶颈而无法实现串联结构的问题。另外，在将电子设备与全固体型二次电池一体化的情况下，负极、正极的连接位置成为问题，存在对电路设计产生制约的问题。

因此，在全固体型二次电池、其制造方法及电子设备中，其目的在于无需进行全固体型二次电池的结晶化退火工序。

根据公开的一个观点，可提供一种全固体二次电池，其特征在于，是具有基板、负极、固体电解质、以及正极的全固体二次电池，使用非晶状态的LiFePO₄作为上述正极。

另外，根据公开的另一观点，可提供一种全固体型二次电池的制造方法，其特征在于，在基板上将由集电体/LiFePO₄膜/固体电解质/负极/集电体构成的层叠结构或集电体/负极/固体电解质/LiFePO₄膜/集电体在中途不进行热处理地在室温下成膜。