JPH0426074A - 全固体二次電池 - Google Patents

全固体二次電池

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JPH0426074A
JPH0426074A JP2129624A JP12962490A JPH0426074A JP H0426074 A JPH0426074 A JP H0426074A JP 2129624 A JP2129624 A JP 2129624A JP 12962490 A JP12962490 A JP 12962490A JP H0426074 A JPH0426074 A JP H0426074A
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JP
Japan
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secondary battery
electrode
solid
state secondary
graphite
Prior art date
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Pending
Application number
JP2129624A
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English (en)
Inventor
Shigeko Takahashi
高橋 滋子
Kanji Takada
寛治 高田
Yasuhiko Mifuji
靖彦 美藤
Shuji Ito
修二 伊藤
Sukeyuki Murai
村井 祐之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2129624A priority Critical patent/JPH0426074A/ja
Publication of JPH0426074A publication Critical patent/JPH0426074A/ja
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電極活物質として正極、負極とも同し銀バナ
ジウム酸化物を用い、固体電解質として銀イオン導電性
固体電解質を用いる全固体二次電池に関するものであり
、特にハイレート特性に優れた全固体二次電池を提供す
ることを目的としたものである。
従来の技術 近年、電子機器のマイクロエレクトロニクス化が急速に
進展し、それら機器に使用される電池に対して高信頼性
、使用温度範囲の拡大等が強く要望されてきている。し
かし、従来の酸、アルカリ等の液状の電解液を使用する
電池では、電解液の漏液やガス発生による電池の膨張7
破裂の危険性があり、使用機器への絶対的信頼性を確保
することは不可能である。これに対して固体電解質電池
は液状電解液を全く使用しないため、上記のような問題
がなく、高い信頼性を具備するものにできる可能性を有
している。また、固体電解質は液状電解液で起こる氷結
、蒸発がなく、広い使用温度範囲が期待できる。このた
め、液状電解液に代えて固体電解質を使用する全固体電
池の開発が盛んに行われている。例えば、水分、酸素、
熱に対して安定な4 A g I−A g2W04等を
銀イオン導電性固体電解質として用い、電極活物質とし
て銀バナジウム酸化物を正極、および負極に用いる全固
体二次電池が提案されている(特願平1−67068)
。
しかし、この電池も、安定した電池特性と優れた高温特
性は有するが、0.1mA以上の電流で使用する場合の
容量低下が大きく、ハイレート特性に問題を有していた
。
発明が解決しようとする課題 電極活物質として、銀バナジウム酸化物を用い、4Ag
l−Ag2W04等で表わされる組成の固体電解質を用
いる全固体電池は、固体電解質が水分、酸素、熱に対し
て安定で、また高温においても電子伝導性が殆どないた
め、低温から100℃を超える高温まで、広い温度範囲
で安定に動作する特性を有する二次電池である。しかし
ながら、固体電解質層を介して配した正極および負極に
取り付ける端子は従来、導伝性カーボンペーストで直接
電極面に接合していたため、電極面における接合状態が
不十分で、電池の内部抵抗が高く、大電流で使用する場
合の容量低下が大きくなり、ハイレート特性に問題を有
していた。
本発明は、安定した特性を保持させた状態で、上記の問
題点を解決し、ハイレート特性に優れた全固体二次電池
を提供するものである。
課題を解決するための手段 本発明は、電極が4Ag I・A g =W 04等で
表わされる銀イオン導電性固体電解質と A g >V2O5−y (0,6≦x≦0.8、 y
は酸素欠損)で表わされる銀とバナジウム酸化物よりな
る複合酸化物の電極活物質の混合物である全固体二次電
池のハイレート特性を向上させるために゛、前記電極の
両側に電子伝導性に優れた黒鉛を成型した集電層を配し
、電極と集電体の間の抵抗を低減させたものである。
作用 A gxV20s−y (0,6≦x ≦0.8、yは
酸素欠損)で表わされる銀とバナジウム酸化物よりなる
複合酸化物は、電気化学的に銀のインター力レーシジン
、デインター力レーションヲ行ワセルことができる。し
たがって、銀イオン導電性固体電解質との併用により全
固体二次電池を構成することができる。
前記全固体二次電池は、銀イオン導電性固体電解質を介
してその両端に銀イオン導電性固体電解質粉末と銀バナ
ジウム酸化物粉末の混合物よりなる電極を配して構成す
る。また、実用電池とするためにニッケル線等のリード
端子を前記電池の電極面に取り付ける。
しかしながら、従来リード端子と電極の間の接合を直接
カーボンペーストで行っていたため電極との接合状態が
不十分で、カーボンペースト中に含まれるバインダーが
電極面の一部分に介在することになり、電極の全面から
集電できない状態を形成し、また導電ペースト中のカー
ボンと電極との接合が弱く、接触抵抗が高くなり、電池
の内部抵抗が高くなっていたため、ハイレート充放電に
おいて十分な特性が得られなかった。
本発明は、正極および負極の電極に、さらに電子伝導性
に優れた黒鉛を成型した集電層を圧接して電極の全面か
ら充分に集電できる状態を形成し、接触抵抗を大幅に改
善して電池の内部抵抗を低減し、ハイレート特性の優れ
た全固体二次電池を完成させたものである。
以下実施例により詳細に説明する。
実施例 まず、Ag I、Ag2O,WO2をモル比で411の
比となるように秤量し、アルミナ乳鉢で混合した。この
混合物を加圧成型しベレット状とした後、バイレックス
管に減圧封入し、400℃の温度で17時間溶融2反応
させた。その反応物を乳鉢で粉砕1分級して200メツ
シユ以下の4 A g I−A g 2WO4で表わさ
れる銀イオン導電性固体電解質粉末を得た。
次に、V2O5で表わされるバナジウム酸化物と金属銀
の粉末をモル比で10.7となるよう秤量し、乳鉢で混
合した。その混合物を加圧成型しベレット状とした後、
石英管中に減圧封入し、600℃の温度で48時間反応
させ、その反応物を乳鉢で粉砕、分級しで200メツン
ユ以下のA、 g O,7V = 05で表わされる銀
バナジウム酸化物の電極活物質粉末を得た。
このようにして得た固体電解質と電極活物質を用いて、
以下の方法により全固体二次電池を作製した。最初に、
固体電解質粉末と電極活物質を1・1の重量比で混合し
、この電極材料を100■秤量し、4ton/carの
圧力で加圧成型し、直径が10mの正極ベレットを作製
した。一方、正極と同一の電極材料を250■秤量し、
4ton/cnfの圧力で加圧成型し、直径が10m+
nの負極ペレ。
トを作製した。以上のようにして得られた正極。
負極ベレットを300■の固体電解質を介して配し、正
極側および負極側ともその上にさらに後記の表に示すよ
うに10■〜40■の鱗状黒鉛を10+o+nの直径に
成型したものを配して、全体を4ton/ajの圧力で
加圧圧接して、黒鉛集電層が接合された直径が10+a
mのペレット状全固体二次電池を作製した。この全固体
二次電池の充放電特性を確認するため、ペレットの両側
にさらに錫メツキした銅線を導電性のカーボンペースト
(日本アチソン株式会社製109B)で接合し、全体を
エポキシ樹脂系の粉体塗料(日東電工株式会社製ニトロ
ンC−7200A)を150℃の温度で塗装した。さら
に、本発明の実施例以外に電極の両側に成型黒鉛の集電
層を配しない従来例を比較用として作製した。
試作した全固体二次電池の定電流充放電の5サイクル目
の放電容量を20℃の温度雰囲気で評価した結果を法衣
に示す。なお実施例として作製した全固体二次電池の定
電流充放電は、充電電圧500mV、放電下限電圧25
0mVの間で行い、ハイレート特性を確認するため電流
値は500μAとした。また比較用の従来例の固体電解
質二次電池は実施例と同一の充放電電圧範囲で、まず容
量を確認するため50μAの定電流充放電を行いさらに
500μAの電流値における5サイクル目の放電容量を
評価した。
なお、放電容量の評価結果は、それぞれ5個の電池の平
均値を示した。
(以  下  余  白) この表にみられるように、電極中に黒鉛を含有していな
い従来例(7)を50μへの電流で充放電させた場合、
5サイクル目の放電容量が1960μAh得られたが、
同一の構成の従来例(6)を500μAの電流で充放電
させた場合、得られる容量は845μAhにすぎず、5
0μAの場合の43.1%まで低下し、従来例では大電
流で充放電した場合大幅に容量か低下し、ハイレート特
性に問題のあることが判る。これに対して、電極層の上
にさらに黒鉛の集電層を設けた本発明の実施例+11〜
(5)はいずれも 500μAの定電流充放電における
容量が従来例より大きく、黒鉛を圧接することによる電
極と集電体の間の抵抗の低減化がノ\イレート特性向上
に効果のあることが判る。実施例の中で、黒鉛の重量が
15■から40■の場合(2)〜(5)は5サイクル目
の放電容量が1440〜1495μAhの間にありほぼ
均一であるが、10■の場合(1)では1330μAh
となり、若干容量が低下するが、従来例(6)と比較す
るとなお大幅に容量が向上している。なお、黒鉛の重量
が10■未満の場合の検討も行ったが、黒鉛成型体とす
るときに崩れやすく安定した成型体が得られにくい。ま
た黒鉛の重量が40■を超えると黒鉛成型体とする場合
の成型体は良好であるが、黒鉛集電層を接合した全固体
二次電池とするときに黒鉛層の厚みが大きいため、電極
層との間で剥離が発生する場合があり、直径が10mm
の前記全固体二次電池を構成する場合には使用する黒鉛
の重量は10■から40■の範囲とすることが望ましい
。
なお、本発明の実施例の電池(1)〜(5)について二
次電池としての特性を確認するために、上記充放電サイ
クル試験を継続して、300サイクル目の放電容量を確
認したがいずれも5サイクル目とほぼ同一であった。さ
らに、ハイレート特性かさらに優れている+2+、 +
3+および(4)について、同一の構成の電池を作製し
、500μAの電流値で定電流充放電を110℃の温度
で実施し、100サイクル目の放電容量を確認したが、
初期の容量と殆と変化がなく二次電池として安定した特
性を有することを確認した。
以上のように、本発明は、電極層の上に、さらに電子伝
導性に優れた黒鉛を設け、ハイレート特性の優れた全固
体二次電池を実現させたものである なお、実施例においては、銀イオン導電性固体電解質と
してA、gl、Ag−:OlW O3を合成して作製し
た4Agl・Ag2WOイで表わされる固体電解質で説
明したが、吸湿性をもたない5109M OO3、V 
205から選ばれる化合物とAg1A、g、Oから合成
される固体電解質、さらに合成されたものが吸湿性をも
たないCr O3,P2O5B2O3から選ばれる化合
物とAgl、Ag2Oがら合成される固体電解質のいず
れを使用しても、上記とほぼ同様に、ハイレート特性か
向上することを確認している。
さらに、実施例では、電極活物質としてAgo7V20
sで表わされる組成のもので説明したが、銀のインター
力し・−ジョン、デインターカレーション反応がほぼ同
様に行われる A g o、 eV=05およびA g08V205の
銀と銀バナジウムよりなる複合酸化物を電極活物質とし
た場合でも、はぼ同様の効果が得られることを確認して
いる。
発明の効果 以上のように、本発明によれば銀イオン導電性固体電解
質と、A g +1’ V 205−ア(0,6≦x≦
0.8、yは酸素欠損)で表わされる電極活物質を混合
した電極層の上に、さらに黒鉛の集電層を設けることに
より、ハイレート特性の優れた全固体二次電池を得るこ
とができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)銀イオン導電性固体電解質を介して、前記固体電
    解質と、Ag_xV_2O_5_−_y(0.6≦x≦
    0.8、yは酸素欠損)で表わされる銀とバナジウム酸
    化物よりなる複合酸化物を混合した電極を配する全固体
    二次電池において、前記電極にはさらに成型黒鉛の集電
    層を配したことを特徴とする全固体二次電池。
  2. (2)前記銀イオン導電性固体電解質が、 Ag_6I_4WO_4で表わされることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の全固体二次電池。
JP2129624A 1990-05-18 1990-05-18 全固体二次電池 Pending JPH0426074A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014024926A1 (ja) * 2012-08-09 2014-02-13 トヨタ自動車株式会社 全固体電池及びその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014024926A1 (ja) * 2012-08-09 2014-02-13 トヨタ自動車株式会社 全固体電池及びその製造方法
JP2014035888A (ja) * 2012-08-09 2014-02-24 Toyota Motor Corp 全固体電池及びその製造方法

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