电极复合体的制造方法、电极复合体以及电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电极复合体的制造方法、电极复合体以及电池。
【背景技术】
[0002] 将锂或含锂物质用于负极的锂电池分量轻并且容量大，而且，通过与适当的正极 进行组合能够获得高电压。因此，锂电池广泛地利用于携带用电子设备、照相机、钟表、电动 工具、以及混合动力汽车用的电池等。但是，在锂电池中，通常由于锂具有高活性以及使用 有机电解液，从而有时在短路时会发生起火、爆炸。因此，在锂电池的设计中，安全性的确保 是重要课题。
[0003] 用于提高安全性的方法之一在于不使用电解液（脱电解液化）。作为脱电解液化 的尝试之一，已开发出使用了凝胶聚合物电解质的锂聚合物电池。但是，凝胶聚合物电解质 是使有机电解质浸渍到聚合物凝胶中而成的，因此仍然存留起火/爆炸的课题。
[0004] 作为脱电解液化的另一尝试，已开发出使用了陶瓷电解质（无机固体电解质）的 锂电池（例如，参照专利文献1~3)。若使用陶瓷电解质，则通过电池反应而在电解质中移 动的离子只有锂离子，所以几乎没有副反应。此外，由于不使用可燃性的有机溶液，因此不 再需要密封构件、液密封结构，能够实现更小型化/薄型化。
[0005] 在专利文献1所记载的技术中，存在如下这样的问题：在陶瓷电解质粉和电极活 性物质的界面、陶瓷电解质粉和陶瓷电解质粉的界面的接触不充分而无法获得良好的电池 输出。而且，还存在如下这样的问题：由于伴随充放电循环的体积变化，从而该界面接触不 稳定，循环寿命发生劣化。
[0006] 在专利文献2所记载的技术中，存在如下这样的问题：难以制作充足的容量的电 池。作为电池为了得到充足的容量，需要制作活性物质的总厚度超过100 ym的电池，但对 于专利文献2所记载的技术而言，难以制作超过100 ym的电池。
[0007] 在专利文献3所记载的技术中，存在如下这样的问题：作为固体电解质的 Lia35La a55TiO#P作为电池活性物质的LiC〇02在制造工序中进行固相扩散，电特性下降。
[0008] 专利文献1 :JP特开2006-277997号公报
[0009] 专利文献2 :JP特开2004-179158号公报
[0010] 专利文献3 :JP专利第4615339号
【发明内容】
[0011] 相对于此，本发明提供一种更安全、能获得充足的输出、并且可大容量化的锂电池 以及该锂电池的制造方法。
[0012] 本发明提供一种电极复合体的制造方法，其包括：形成包含锂复合氧化物、并具有 多个空隙的活性物质成型体的工序；在所述多个空隙形成固体电解质的工序；以及将浸渍 有传导锂离子的电解液的聚合物凝胶膜粘贴于形成了所述固体电解质的所述活性物质成 型体的工序。
[0013] 根据该制造方法，能够制造更安全、能获得充足的输出、并且可大容量化的锂电 池。
[0014] 所述电解液可以包含Li-TFSI以及P13-TFSI。
[0015] 所述固体电解质可以包含LiQ.35LaQ. 55Ti03。
[0016] 所述活性物质成型体可以包含LiC〇02。
[0017] 此外，本发明提供一种电极复合体，其具有：活性物质成型体，其包含锂复合氧化 物，并具有多个空隙；固体电解质，其形成于所述多个空隙；以及聚合物凝胶膜，其粘贴于 所述活性物质成型体以及所述固体电解质的复合体，并浸渍有传导锂离子的电解液。
[0018] 根据该电极复合体，能够制造更安全、能获得充足的输出、并且可大容量化的锂电 池。
[0019] 而且，本发明提供一种具有上述电极复合体的电池。
[0020] 根据该电池，更安全、能获得充足的输出、并且可大容量化。
【附图说明】
[0021] 图1是表示一实施方式所涉及的锂电池100的结构的剖面示意图。
[0022] 图2是表示电极复合体1的制造方法的流程图。
[0023] 图3是表示步骤S1之后的状态的图。
[0024] 图4是表示步骤S2之后的状态的图。
[0025] 图5是表示步骤S3之后的状态的图。
[0026] 图6是表示电解液浸出了的状态的图。
[0027] 图7表示实验例的充放电特性的图。
【具体实施方式】
[0028] 1 ?结构
[0029] 图1是表示一实施方式所涉及的锂电池100的结构的剖面示意图。锂电池100具 有电极复合体1、电极2、和聚合物凝胶电解质（Polymer Gel Electrolyte，以下称为PGE) 膜3。电极复合体1根据所使用的活性物质作为正极或负极而发挥作用。电极2是与电极 复合体1相反极性的电极。锂电池100是所谓的固体锂离子二次电池。另外，锂电池100 也可以作为一次电池来使用。
[0030] 电极复合体1具有集电体11和复合体12。复合体12具有活性物质成型体121和 固体电解质122。关于电解液123在后面叙述。另外，图1不意性地不出钮电池100的结 构，例如，活性物质成型体121以及固体电解质122的形状以及大小不过是示意性的表示。
[0031] 集电体11是用于取出通过电池反应而生成的电流的电极。集电体11设置于复合 体12的一面。活性物质成型体121露出于该面。即，集电体11与活性物质成型体121相 接。集电体11通过从铜（Cu)、镁（Mg)、钛（Ti)、铁（Fe)、钴（Co)、镍（Ni)、锌（Zn)、铝（A1)、 锗（Ge)、铟（In)、金（Au)、铂（Pt)、银（Ag)以及钯（Pd)所构成的组中选择的1种单体金属、 或包含从该组中选择的2种以上金属的合金而形成。集电体11的形状例如为板状、箔状、 或网状。集电体11的表面可以是平滑的，也可以形成有凹凸。
[0032]活性物质成型体121是包含电极活性物质的成型体。活性物质成型体121为多孔 质，在内部具有多个空隙（细孔）。这些空隙在活性物质成型体121的内部连通。作为电 极活性物质，使用无机物。根据用于活性物质成型体121的材料，集电体11既可以成为正 极也可以成为负极。
[0033] 将集电体11用于正极侧的情况下，作为活性物质成型体121的材料，例如可以使 用锂复合氧化物。在此，所谓"锂复合氧化物"是指，包含包括锂在内的2种以上的金属的 氧化物，并非含氧酸。作为锂复合氧化物，例如可以列举LiCo0 2、LiNi02、LiMn204、Li2Mn 203、 LiFeP04、Li2FeP 207、LiMnP04、LiFeB03、Li3V 2 (P04) 3、Li2Cu02、Li2FeSi04、1^ 2]^5104等。此外， 除了锂复合氧化物以外，也可以使用LiFeF3等的锂复合氟化物。此外，在此，这些锂复合氧 化物的结晶内的一部分原子由其他的过渡金属、典型金属、碱金属、碱性稀土金属、镧系元 素、硫属化物、卤素等置换而成的物质也包含在锂复合氧化物中。这些固溶体也可以作为正 极活性物质使用。
[0034] 在将集电体11用于负极侧的情况下，作为活性物质成型体121的材料，例如可以 使用Li 4Ti5012、Li2Ti30 7等的锂复合氧化物。
[0035] 从增大活性物质成型体121与固体电解质122的接触面积的观点出发，活性物质 成型体121的空隙率优选为10 %以上且50 %以下，进一步优选为30 %以上且50 %以下。通 过增大活性物质成型体121与固体电解质122的接触面积，能够使锂电池100的容量进一 步提尚。
[0036] 空隙率&通过下式（1)来计算。
[0037] 数学式1
【主权项】
1. 一种电极复合体的制造方法，包括： 形成活性物质成型体的工序，所述活性物质成型体包含锂复合氧化物，并具有多个空 隙； 形成复合体的工序，所述复合体在包含所述多个空隙的所述活性物质成型体的表面形 成了固体电解质； 将聚合物凝胶膜粘贴于所述复合体的工序，所述聚合物凝胶膜浸渍有传导锂离子的电 解液；以及 使所述电解液渗入到所述复合体中的工序。
2. 根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于， 所述电解液包含Li-TFSI以及P13-TFSI。
3. 根据权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于， 所述固体电解质包含Lia35Laa55TiCV
4. 根据权利要求1~3中任一项所述的制造方法，其特征在于， 所述活性物质成型体包含LiCoO2。
5. -种电极复合体，其特征在于，包含： 活性物质成型体，其包含锂复合氧化物，并具有多个空隙； 固体电解质，其形成于包含所述多个空隙的所述活性物质成型体的表面；以及 聚合物凝胶膜，其粘贴于具有所述活性物质成型体以及所述固体电解质的复合体，并 浸渍有传导锂离子的电解液， 所述电解质的一部分渗入到所述复合体中。
6. -种电池，具有权利要求5所述的电极复合体。
【专利摘要】本发明的课题在于得到一种更安全、能获得充足的输出、并且可大容量化的锂电池。为此，电极复合体的制造方法包括：形成包含锂复合氧化物、并具有多个空隙的活性物质成型体的工序(S1)、在所述多个空隙形成固体电解质的工序(S2)、以及将浸渍有传导锂离子的电解液的聚合物凝胶膜粘贴于形成了所述固体电解质的所述活性物质成型体的工序(S3)。
【IPC分类】H01M10-0562, H01M10-058, H01M4-131, H01M10-0525, H01M4-1391
【公开号】CN104835984
【申请号】CN201510063753
【发明人】寺冈努, 横山知史, 保刈宏文
【申请人】精工爱普生株式会社
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年2月6日
【公告号】EP2905830A1, US20150228981