电极复合体、锂电池以及电极复合体的制造方法_4

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94] 此外,在形成复合体5时,活性物质成型体3有时在与复合体5的载置面接触的面 露出。在该情况下,也可以不进行复合体5的研磨而使集电体2与活性物质成型体3接合。
[0095] 接下来,如图5(b)所示,使集电体2与在具有活性物质成型体3和固体电解质层 4的复合体5的一面5a露出的活性物质成型体3接合,由此制造电极复合体1。除此之外, 也可以在复合体5的一面5a使集电体2的形成材料成膜,并在复合体5的一面5a形成集 电体2。成膜方法能够采用通常公知的物理气相沉积法(PVD)、化学气相沉积法(CVD)。通 过以上的工序而制成电极复合体1。
[0096] 如上所述,根据本实施方式,具有以下的效果。
[0097] (1)根据本实施方式,活性物质成型体3在活性物质粒子7之间具有空隙8。而且, 将熔融的液态电解质体9设置于活性物质成型体3的表面。液态电解质体9通过空隙8而 在活性物质成型体3的表面扩展,因此能够使液态电解质体9可靠地将活性物质粒子7的 表面覆盖。
[0098] (2)根据本实施方式,在比活性物质的熔点低的温度下使液态电解质体9熔融。因 此,能够利用液态电解质体9而抑制活性物质粒子7的空隙8变窄。因此,能够增大活性物 质成型体3与固体电解质层4的接触面积,能够减小活性物质成型体3与固体电解质层4 的界面阻抗。由此,在活性物质成型体3与固体电解质层4的界面能够实现良好的电荷移 动。其结果,能够制造容易进行电荷移动且实现了高输出的电极复合体1。
[0099] (3)根据本实施方式,液态电解质体9含有使前驱体的熔点降低的溶剂。因此,能 够在比活性物质成型体3的熔点低的温度下使固体电解质层4的前驱体熔融。
[0100] (4)根据本实施方式,液态电解质体9含有使熔点降低的盐。因此,通过使固体电 解质层4的前驱体的熔点降低,能够在比活性物质的熔点低的温度下使前驱体熔融。
[0101] (5)根据本实施方式,电极复合体1适用于锂电池,能够形成为高输出的锂电池。 而且,能够容易地制造可提高锂电池的输出的电极复合体。
[0102] (6)根据本实施方式,对液态电解质体9进行加热而使之成为流动性较高的液态 体。因此,液态电解质体9容易流入到空隙8。其结果,能够以良好的生产率将液态电解质 体9涂覆于活性物质成型体3。
[0103] (第二实施方式)
[0104] 接下来,利用图6对电极复合体的一实施方式进行说明。图6(a)是示出电极复合 体的构造的示意侧视剖视图,图6(b)以及图6(c)是用于对电极复合体的制造方法进行说 明的示意图。本实施方式与第一实施方式的不同点在于,固体电解质层4为双层。此外,对 于与第一实施方式相同的点,省略其说明。
[0105] S卩,在本实施方式中,如图6 (a)所示,电极复合体14具备集电体2,在集电体2上 设置有活性物质成型体3。活性物质成型体3的构造与第一实施方式相同,形成为多个活性 物质粒子7以将空隙8包围的方式而接合的构造。以将活性物质粒子7包围的方式设置第 一电解质层15。并且,以将第一电解质层15包围的方式设置第二电解质层16。由第一电 解质层15以及第二电解质层16构成作为固体电解质的固体电解质层17。
[0106] 第一电解质层15是即使与活性物质粒子7接触其构造也难以变化的电解质层,第 二电解质层16是有可能因与活性物质粒子7接触而使得其构造发生变化的电解质层。第 一电解质层15作为以不使第二电解质层16的构造产生变化的方式进行保护的保护膜来发 挥功能。例如,当活性物质粒子7为LiCoOJt,第一电解质层15中能够使用锆酸镧锂。而 且,第二电解质层 16 中能够选择使用Li3B03、Li2C03、Li3P04、Li2Si03、Li4Si04、Li2S04、LiI等 中的多种。
[0107] 图6(b)以及图6(c)是与步骤S2的电解质层形成工序对应的图。如图6(b)所 示,在步骤S2中,在分配器10中设置液态第一电解质体18。液态第一电解质体18是向第 一电解质层15的前驱体添加盐作为溶剂、且对其进行加热而使之熔融的液体。作为溶剂的 盐,能够使用LiCL、NaCL。而且,在比活性物质粒子7的熔点低的温度下溶解。
[0108] 使液态第一电解质体18从分配器10向活性物质成型体3滴落并以将活性物质粒 子7覆盖的方式配置液态第一电解质体18。而且,在规定的温度分布下,使液态第一电解质 体18固化而形成为第一电解质层15。
[0109] 接下来,如图6(c)所示,在分配器10中设置液态第二电解质体19。液态第二电解 质体19是向第二电解质层16的前驱体添加盐作为溶剂、且对其进行加热而使之熔融的液 体。作为溶剂的盐,能够使用锆盐、镧盐。而且,在比活性物质粒子7的熔点低的温度下溶 解。
[0110] 使液态第二电解质体19从分配器10向活性物质成型体3滴落并以将第一电解质 层15覆盖的方式配置液态第二电解质体19。而且,在规定的温度分布下,使液态第二电解 质体19固化而形成为第二电解质层16。
[0111] 若液态第一电解质体18以及液态第二电解质体19分别长时间地维持结晶化的温 度,则第一电解质层15以及第二电解质层16形成为结晶化的构造。另一方面,若以在短时 间内通过结晶化的温度的方式进行冷却,则形成为非结晶的构造。因此,通过控制冷却的温 度分布,能够控制使液态第一电解质体18以及液态第二电解质体19结晶化还是使它们不 结晶。
[0112] 在使第一电解质层15结晶化并使第二电解质层16非结晶化时,能够在第一电解 质层15与第二电解质层16之间提高电荷的流动性。同样地,在使第一电解质层15非结晶 化并使第二电解质层16结晶化时,也能够在第一电解质层15与第二电解质层16之间提高 电荷的流动性。并不限定于此,可以使第一电解质层15以及第二电解质层16的双方都结 晶化,也可以使第一电解质层15以及第二电解质层16的双方都非结晶化。还可以选择电 荷的流动性高的结晶化的组合。
[0113] 如上所述,根据本实施方式,具有以下的效果。
[0114] (1)根据本实施方式,通过在活性物质成型体3与第二电解质层16之间配置第一 电解质层15,能够抑制第二电解质层16变质。由此,能够延长电极复合体14的寿命。
[0115] (2)根据本实施方式,对是否使第一电解质层15以及第二电解质层16结晶化进行 控制。由此,能够提高第一电解质层15与第二电解质层16之间的电荷的流动性。
[0116](第三实施方式)
[0117] 接下来,利用图7对电极复合体的一实施方式进行说明。图7是示出电极复合体 的构造的示意侧视剖视图。本实施方式与第一实施方式的不同点在于,固体电解质层4在 厚度方向上为双层。此外,对于与第一实施方式相同的点,省略其说明。
[0118] g卩,在本实施方式中,如图7所示,电极复合体22具备集电体2,在集电体2上设置 有活性物质成型体3。以将活性物质成型体3覆盖的方式设置第一电解质层23。以与第一 电解质层23的表面接触的方式薄薄地设置第二电解质层24。第一电解质层23与第二电解 质层24整体形成作为固体电解质的固体电解质层25。第二电解质层24的体积形成为比第 一电解质层23的体积小的体积。
[0119] 针对各层实施固体电解质层4的形成方法,从而能够制造层叠有多层的固体电解 质层25。与第一实施方式相同,将对含有作为溶剂的盐的前驱体进行加热并使之熔融而得 到的液态电解质体9涂覆于活性物质成型体3,由此形成第一电解质层23。此时,液态电解 质体9的温度为比活性物质成型体3的熔点低的温度。而且,在规定的温度分布下冷却并 固化而形成第一电解质层23。
[0120] 接下来,在涂覆用于形成第二电解质层24的液态第二电解质体之后,进行热处理 并将前驱体覆盖,接着,也可以对覆盖的多层前驱体进行热处理。在第二电解质层24中,也 可以与第一电解质层23同样地,将对含有作为溶剂的盐的前驱体进行加热并使之熔融的 液态电解质体9涂覆于活性物质成型体3,由此形成第二电解质层24。而且,可以在规定的 温度分布下冷却并固化而形成第二电解质层24。
[0121] 第一电解质层23以及第二电解质层24的形成材料能够采用与第一实施方式中的 固体电解质层4的形成材料相同的材料。第一电解质层23与第二电解质层24的形成材料 可以相同,也可以互不相同。通过设置第二电解质层24,使得活性物质成型体3在固体电解 质层25的表面25a不露出。因此,当在表面25a设置电极而制造具有电极复合体22的锂 电池时,能够防止设置于表面25a的电极与集电体2被活性物质成型体3连接而短路。
[0122] 另外,在制造具有电极复合体22的锂电池时,有时选择碱金属作为形成的电极的 材料。此时,根据构成第一电解质层23的无机固体电解质的材质不同,有可能因碱金属的 还原作用而使得构成第一电解质层23的无机固体电解质还原,从而使其丧失固体电解质 层的功能。在这样的情况下,若选择相对于碱金属稳定的无机固体电解质作为第二电解质 层24的形成材料,则第二电解质层24作为第一电解质层23的保护层而发挥功能,从而能 够增大第一电解质层23的材料选择的自由度。
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