(57)【要約】【課題】本開示は、初回放電容量が良好な全固体電池を提供することを主目的とする。【解決手段】本開示においては、正極層と、負極層と、上記正極層および上記負極層の間に形成された固体電解質層とを有する全固体電池であって、上記正極層は、ＬｉｘＮｉａＣｏｂＭｎｃＯｙ（１．１５≦ｘ≦１．５５、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０≦ａ≦０．８５、０≦ｂ≦０．８５、０．１５≦ｃ≦０．７０、ｙは電荷中性を満たすように定まる値である）で表される組成を有する正極活物質を含有し、上記負極層は、Ｓｉ系活物質を含有し、正極容量に対する負極容量の容量比をＡとした場合に、２≦Ａ≦５．５を満たし、上記正極活物質において、Ｍｅ（ＭｅはＬｉ以外の金属元素）に対するＬｉのモル比をＬｉ／Ｍｅとした場合に、０．１０８３Ａ＋０．９０８５≦Ｌｉ／Ｍｅを満たす、全固体電池を提供することにより、上記課題を解決する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極層と、負極層と、前記正極層および前記負極層の間に形成された固体電解質層とを有する全固体電池であって、
前記正極層は、ＬｉｘＮｉａＣｏｂＭｎｃＯｙ（１．１５≦ｘ≦１．５５、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０≦ａ≦０．８５、０≦ｂ≦０．８５、０．１５≦ｃ≦０．７０、ｙは電荷中性を満たすように定まる値である）で表される組成を有する正極活物質を含有し、
前記負極層は、Ｓｉ系活物質を含有し、
正極容量に対する負極容量の容量比をＡとした場合に、２≦Ａ≦５．５を満たし、
前記正極活物質において、Ｍｅ（ＭｅはＬｉ以外の金属元素）に対するＬｉのモル比をＬｉ／Ｍｅとした場合に、０．１０８３Ａ＋０．９０８５≦Ｌｉ／Ｍｅを満たす、全固体電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、全固体電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
全固体電池は、正極層および負極層の間に固体電解質層を有する電池であり、可燃性の有機溶媒を含む電解液を有する液系電池に比べて、安全装置の簡素化が図りやすいという利点を有する。
【０００３】
一方、全固体電池に関する技術ではないものの、特許文献１には、非水電解質二次電池を充電・放電させて活性化する活性化工程を含む非水電解質二次電池の製造方法であって、上記非水電解質二次電池が、固溶体正極とＳｉ系負極とを備え、上記固溶体正極が、［Ｌｉ１．５］［Ｌｉ｛０．５（１−ｘ）｝Ｍｎ１−ｘＭ１．５ｘ］Ｏ３で表される活物質を含むものであり、上記活性化工程が、初回充電の際、最大電圧に到達するまでに、印加する充電電流値を高い充電電流値に一回以上切り替える処理であり、上記充電電流値の一回目の切り替えを、充電電圧が３．７５Ｖ以上４．５２Ｖ以下で行うことを特徴とする非水電解質二次電池の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−０５５９０１号公報
【特許文献２】特開２０１３−２４３１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
初回放電容量が良好な全固体電池が求められている。本開示は、上記実情に鑑みてなされものであり、初回放電容量が良好な全固体電池を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本開示においては、正極層と、負極層と、上記正極層および上記負極層の間に形成された固体電解質層とを有する全固体電池であって、上記正極層は、ＬｉｘＮｉａＣｏｂＭｎｃＯｙ（１．１５≦ｘ≦１．５５、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０≦ａ≦０．８５、０≦ｂ≦０．８５、０．１５≦ｃ≦０．７０、ｙは電荷中性を満たすように定まる値である）で表される組成を有する正極活物質を含有し、上記負極層は、Ｓｉ系活物質を含有し、正極容量に対する負極容量の容量比をＡとした場合に、２≦Ａ≦５．５を満たし、上記正極活物質において、Ｍｅ（ＭｅはＬｉ以外の金属元素）に対するＬｉのモル比をＬｉ／Ｍｅとした場合に、０．１０８３Ａ＋０．９０８５≦Ｌｉ／Ｍｅを満たす、全固体電池を提供する。
【０００７】
本開示によれば、容量比Ａおよびモル比Ｌｉ／Ｍｅが、所定の関係を満たすことにより、初回放電容量が良好な全固体電池とすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本開示における全固体電池は、初回放電容量が良好であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示における全固体電池の一例を示す概略断面図である。
【図２】Ｌｉ／Ｍｅ比と、初回放電容量との関係を示すグラフである。
【図３】容量比Ａと、Ｌｉ／Ｍｅ比との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示における全固体電池について、詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本開示における全固体電池の一例を示す概略断面図である。図１に示す全固体電池１０は、正極層１と、負極層２と、正極層１および負極層２の間に形成された固体電解質層３とを有する。さらに、全固体電池１０は、正極層１の集電を行う正極集電体４と、負極層２の集電を行う負極集電体５とを有する。正極層１は所定の組成を有する正極活物質を含有し、負極層２はＳｉ系活物質を含有する。また、正極容量に対する負極容量の容量比をＡとした場合に、容量比Ａが所定の範囲内にある。また、上記正極活物質において、Ｍｅ（ＭｅはＬｉ以外の金属元素）に対するＬｉのモル比をＬｉ／Ｍｅとした場合に、容量比ＡおよびＬｉ／Ｍｅが、所定の関係を満たす。
【００１２】
本開示によれば、容量比Ａおよびモル比Ｌｉ／Ｍｅが、所定の関係を満たすことにより、初回放電容量が良好な全固体電池とすることができる。ここで、Ｓｉ系活物質は、高容量な負極活物質として知られているが、充放電時の体積変化が大きいことから、負極層にクラックが生じたり、負極層からＳｉ系活物質が滑落したりしやすい。これに対して、正極容量に対する負極容量の容量比を大きくすることで、負極層全体としての体積変化が緩和され、負極層にクラックが生じたり、負極層からＳｉ系活物質が滑落したりすることを抑制できる。
【００１３】
一方、Ｓｉ系活物質は、初回充電時にＬｉと反応するが、初回放電時にＳｉ系活物質からＬｉが脱離せず、Ｌｉが固定化される場合がある（Ｌｉ失活）。特に、正極容量に対する負極容量の容量比Ａを大きくすると、Ｓｉ系活物質によるＬｉ失活の影響が大きくなる。これに対して、正極活物質として、通常よりもＬｉを豊富に有する正極活物質を用いると、Ｓｉ系活物質によるＬｉ失活が生じたとしても、電池の実容量（２サイクル目以降の容量）を向上させることができる。本開示においては、容量比Ａ、正極活物質におけるＬｉ／Ｍｅ比、および、初回放電容量の間に、一定の相関が見られることを見出した。具体的には、ある容量比Ａに対して、Ｌｉ／Ｍｅ比を所定値以上に設定することで、初回放電容量として、最大の容量を引き出せることを見出した。このように、本開示によれば、容量比Ａおよびモル比Ｌｉ／Ｍｅが、所定の関係を満たすことにより、初回放電容量が良好な全固体電池とすることができる。
【００１４】
また、正極容量に対する負極容量の容量比を、容量比Ａとする。負極容量は、負極活物質の理論容量に、負極活物質の量を乗じることにより得られる。一方、正極容量は、正極活物質の充電容量に、正極活物質の量を乗じることにより得られる。正極活物質の充電容量は、対極を金属Ｌｉとした単極圧粉セルを作製し、０．１ＣでＣＣＣＶ充電（１／１００Ｃカットまたは２０時間カット）を行い、得られる初回充電容量を、正極活物質の充電容量とする。容量比Ａは、例えば２以上であり、２．５以上であってもよい。一方、容量比Ａは、例えば５．５以下であり、５．０以下であってもよい。
【００１５】
また、上記正極活物質において、Ｍｅ（ＭｅはＬｉ以外の金属元素）に対するＬｉのモル比をＬｉ／Ｍｅとする。なお、モル比Ｌｉ／Ｍｅを、Ｌｉ／Ｍｅ比と称する場合がある。本開示における全固体電池は、通常、０．１０８３Ａ＋０．９０８５≦Ｌｉ／Ｍｅを満たす。
【００１６】
１．正極層
正極層は、少なくとも正極活物質を含有する層である。また、正極層は、必要に応じて、固体電解質、導電材およびバインダーの少なくとも一つを含有していてもよい。
【００１７】
正極層は、正極活物質として、ＬｉｘＮｉａＣｏｂＭｎｃＯｙ（１．１５≦ｘ≦１．５５、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０≦ａ≦０．８５、０≦ｂ≦０．８５、０．１５≦ｃ≦０．７０、ｙは電荷中性を満たすように定まる値である）で表される組成を有する正極活物質を含有する。以下、この正極活物質をＮＣＭ活物質と称する場合がある。ＮＣＭ活物質は、少量の金属元素をさらに含有していてもよい。少量の金属元素としては、例えば、Ａｌ元素、Ｗ元素、Ｚｒ元素が挙げられる。少量の金属元素の割合は、ＮＣＭ活物質に含まれる全ての金属元素に対して、例えば、１０ｍｏｌ％以下であり、５ｍｏｌ％以下であってもよい。
【００１８】
上記ｘは、例えば１．１５以上であり、１．２０以上であってもよい。一方、上記ｘは、例えば１．５５以下であり、１．５０以下であってもよい。上記ｙは、電荷中性を満たすように定まる値であり、ＮＣＭ活物質の組成によって異なる。上記ｙは、例えば２より大きい。一方、上記ｙは、例えば３以下である。
【００１９】
上記ａは、０であってもよく、０より大きくてもよい。後者の場合、上記ａは、例えば０．１０以上であり、０．１５以上であってもよい。一方、上記ａは、例えば０．８５以下であり、０．７０以下であってもよく、０．５０以下であってもよい。上記ｂは、０であってもよく、０より大きくてもよい。後者の場合、上記ｂは、例えば０．１０以上であり、０．１５以上であってもよい。一方、上記ｂは、例えば０．８５以下であり、０．７０以下であってもよく、０．５０以下であってもよい。上記ｃは、例えば０．１５以上であり、０．２０以上であってもよく、０．２５以上であってもよい。一方、上記ｃは、例えば０．７０以下であり、０．６０以下であってもよく、０．５０以下であってもよい。
【００２０】
また、ＮＣＭ活物質において、Ｍｅ（ＭｅはＬｉ以外の金属元素）に対するＬｉのモル比をＬｉ／Ｍｅとする。Ｌｉ／Ｍｅの値は、例えば１．１５以上であり、１．２０以上であってもよい。Ｌｉ／Ｍｅの値が小さすぎると、初回放電容量が十分に向上しない可能性がある。一方、Ｌｉ／Ｍｅの値は、例えば１．５５以下であり、１．５０以下であってもよい。Ｌｉ／Ｍｅの値が大きすぎると、初回充電においてＮＣＭ活物質からＬｉが脱離する際に、ＮＣＭ活物質において不可逆的な構造変化（例えば酸素脱離）が生じ、初回放電時に反応可能なＬｉ量が低下する可能性がある。
【００２１】
正極層は、正極活物質として、ＮＣＭ活物質のみを含有していてもよく、他の活物質を含有していてもよい。後者の場合、全ての正極活物質におけるＮＣＭ活物質の割合が、５０重量％以上であってもよく、７０重量％以上であってもよく、９０重量％以上であってもよい。
【００２２】
また、正極活物質の表面は、コート層で被覆されていてもよい。コート層により、正極活物質と固体電解質（特に硫化物固体電解質）とが反応することを抑制できる。コート層としては、例えば、ＬｉＮｂＯ３、Ｌｉ３ＰＯ４、ＬｉＰＯＮ等のＬｉ含有酸化物が挙げられる。コート層の厚さは、例えば１ｎｍ以上である。一方、コート層の厚さは、例えば２０ｎｍ以下であり、１０ｎｍ以下であってもよい。
【００２３】
正極活物質の形状としては、例えば、粒子状が挙げられる。正極活物質の平均粒径（Ｄ５０）は、例えば、０．１μｍ以上、５０μｍ以下である。なお、平均粒径は、例えば、レーザー回折式粒度分布計、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による測定から算出できる。
【００２４】
正極層における正極活物質の割合は、例えば２０重量％以上であり、３０重量％以上であってもよく、４０重量％以上であってもよい。一方、正極層における正極活物質の割合は、９５重量％以下であり、９０重量％以下であってもよく、８０重量％以下であってもよい。
【００２５】
また、正極層は、必要に応じて、固体電解質、導電材およびバインダーの少なくとも一つを含有していてもよい。上記固体電解質としては、例えば、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、窒化物固体電解質、ハロゲン化物固体電解質等の無機固体電解質が挙げられる。硫化物固体電解質としては、例えば、Ｌｉ元素、Ｘ元素（Ｘは、Ｐ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎの少なくとも一種である）、および、Ｓ元素を含有する固体電解質が挙げられる。また、硫化物固体電解質は、Ｏ元素およびハロゲン元素の少なくとも一方をさらに含有していてもよい。また、酸化物固体電解質としては、例えば、Ｌｉ元素、Ｙ元素（Ｙは、Ｎｂ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓの少なくとも一種である）、および、Ｏ元素を含有する固体電解質が挙げられる。また、窒化物固体電解質としては、例えばＬｉ３Ｎが挙げられ、ハロゲン化物固体電解質としては、例えばＬｉＣｌ、ＬｉＩ、ＬｉＢｒが挙げられる。
【００２６】
上記導電材としては、例えば、炭素材料が挙げられる。炭素材料としては、例えば、アセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック（ＫＢ）等の粒子状炭素材料、炭素繊維、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、カーボンナノファイバー（ＣＮＦ）等の繊維状炭素材料が挙げられる。
【００２７】
上記バインダーとしては、例えば、ブチレンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のゴム系バインダー、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ化物系バインダーが挙げられる。
【００２８】
正極層の厚さは、例えば、０．１μｍ以上、１０００μｍ以下である。正極層の形成方法としては、例えば、正極活物質および分散媒を少なくとも含有するスラリーを塗工し、乾燥する方法が挙げられる。
【００２９】
２．負極層
負極層は、少なくとも負極活物質を含有する層である。また、負極層は、必要に応じて、固体電解質、導電材およびバインダーの少なくとも一つを含有していてもよい。
【００３０】
負極層は、負極活物質として、Ｓｉ系活物質を含有する。Ｓｉ系活物質は、Ｌｉと合金化可能な活物質であることが好ましい。Ｓｉ系活物質としては、例えば、Ｓｉ単体、Ｓｉ合金、Ｓｉ酸化物が挙げられる。Ｓｉ合金は、Ｓｉ元素を主成分として含有することが好ましい。Ｓｉ合金中のＳｉ元素の割合は、例えば、５０ｍｏｌ％以上であってもよく、７０ｍｏｌ％以上であってもよく、９０ｍｏｌ％以上であってもよい。Ｓｉ酸化物としては、例えばＳｉＯが挙げられる。
【００３１】
負極層は、負極活物質として、Ｓｉ系活物質のみを含有していてもよく、他の活物質を含有していてもよい。後者の場合、全ての負極活物質におけるＳｉ系活物質の割合が、５０重量％以上であってもよく、７０重量％以上であってもよく、９０重量％以上であってもよい。
【００３２】
負極活物質の形状としては、例えば、粒子状が挙げられる。負極活物質の平均粒径（Ｄ５０）は、特に限定されないが、例えば１０ｎｍ以上であり、１００ｎｍ以上であってもよい。一方、負極活物質の平均粒径（Ｄ５０）は、例えば５０μｍ以下であり、２０μｍ以下であってもよい。
【００３３】
負極層における負極活物質の割合は、例えば、２０重量％以上であり、３０重量％以上であってもよく、４０重量％以上であってもよい。一方、負極活物質の割合は、例えば、８０重量％以下であり、７０重量％以下であってもよく、６０重量％以下であってもよい。
【００３４】
負極層に用いられる、固体電解質、導電材およびバインダーについては、上記「１．正極層」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。
【００３５】
負極層の厚さは、例えば、０．１μｍ以上、１０００μｍ以下である。負極層の形成方法としては、例えば、負極活物質および分散媒を少なくとも含有するスラリーを塗工し、乾燥する方法が挙げられる。
【００３６】
３．固体電解質層
固体電解質層は、正極層および負極層の間に配置される層である。固体電解質層は、固体電解質を少なくとも含有し、必要に応じてバインダーを含有していてもよい。固体電解質、バインダーおよびＬｉイオン伝導性材料については、上記「１．正極層」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。中でも、固体電解質層は、固体電解質として硫化物固体電解質を含有することが好ましい。
【００３７】
固体電解質層の厚さは、例えば、０．１μｍ以上、１０００μｍ以下である。固体電解質層の形成方法としては、例えば、固体電解質を圧縮成形する方法が挙げられる。
【００３８】
４．その他の部材
本開示における全固体電池は、上述した負極層、正極層および固体電解質層を少なくとも有する。さらに通常は、正極層の集電を行う正極集電体、および、負極層の集電を行う負極集電体を有する。正極集電体の材料としては、例えば、ＳＵＳ、アルミニウム、ニッケル、鉄、チタンおよびカーボンが挙げられる。一方、負極集電体の材料としては、例えば、ＳＵＳ、銅、ニッケルおよびカーボンが挙げられる。なお、正極集電体および負極集電体の厚さ、形状については、電池の用途に応じて適宜選択することが好ましい。また、本開示における全固体電池は、上述した負極層、正極層および固体電解質層を収納する電池ケースを有していてもよい。
【００３９】
５．全固体電池
本開示における全固体電池は、全固体リチウム電池であることが好ましい。また、本開示における全固体電池は、一次電池であってもよく、二次電池であってもよいが、中でも二次電池であることが好ましい。繰り返し充放電でき、例えば車載用電池として有用だからである。また、本開示における全固体電池は、単層電池であってもよく、積層電池であってもよい。積層電池は、モノポーラ型積層電池（並列接続型の積層電池）であってもよく、バイポーラ型積層電池（直列接続型の積層電池）であってもよい。全固体電池の形状としては、例えば、コイン型、ラミネート型、円筒型および角型が挙げられる。
【００４０】
なお、本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本開示の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本開示の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００４１】
［製造例］
（１−ｚ）ＬｉＮｉ０．３３Ｃｏ０．３３Ｍｎ０．３３Ｏ２−ｚＬｉ２ＭｎＯ３で表される組成を有する正極活物質を作製した。具体的には、水酸化リチウムと炭酸マンガンと水酸化コバルトと水酸化ニッケルとを所定のモル比となるように秤量したのち混合し、これを酸素気流中において８００℃で１０時間焼成することにより、リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物を合成した。このようにして、ｚ＝０、０．０５、０．１０、０．１５、０．２０、０．２５、０．３０、０．３５、０．４０、０．４５、０．５０、０．５５の正極活物質をそれぞれ作製した。
【００４２】
［比較例１］
（正極構造体の作製）
正極活物質（ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２、ｚ＝０）および硫化物固体電解質（ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｏ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５）を、正極活物質：硫化物固体電解質＝７５：２５の重量比で秤量した。その後、正極活物質１００重量部に対して、ＰＶＤＦ−ＨＦＰバインダー（Solvay社製Soref 21510）が１．５重量部、導電材（ＶＧＣＦ、昭和電工社製）が３．０重量部となるように秤量した。これらの材料を混合し、酪酸ブチルを添加し、固形分率が６３重量％となるように調整した。その後、超音波ホモジナイザーを用いて１分間混練し、正極スラリーを得た。得られた正極スラリーを、正極集電体（Ａｌ箔、昭和電工社製）の表面に、アプリケータ（３５０μｍ）を用いて塗工し、５分間自然乾燥し、１００℃で５分間加熱乾燥した。その後、２５℃、線圧１ｔｏｎ／ｃｍでロールプレスし、正極集電体および正極層を有する正極構造体を得た。
【００４３】
（負極構造体の作製）
負極活物質（Ｓｉ）および硫化物固体電解質（ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｏ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５）を、負極活物質：硫化物固体電解質＝５８：４２の重量比で秤量した。その後、負極活物質１００重量部に対して、濃度５重量％のバインダー溶液（クレハ社製ＰＶＤＦ系バインダーを含む酪酸ブチル溶液）をバインダーが１．５重量部となるように秤量した。さらに、負極活物質１００重量部に対して、導電材（ＶＧＣＦ）が３．０重量部となるように秤量した。これらの材料を混合し、酪酸ブチルを添加し、固形分率が６３重量％となるように調整した。その後、超音波ホモジナイザーを用いて１分間混練し、負極スラリーを得た。得られた負極スラリーを、負極集電体（Ｃｕ箔）の表面に、アプリケータを用いて塗工し、５分間自然乾燥し、１００℃で５分間加熱乾燥した。その後、２５℃、線圧１ｔｏｎ／ｃｍでロールプレスし、負極集電体および負極層を有する負極構造体を得た。
【００４４】
正極容量に対する負極容量の容量比は、負極スラリー塗工時に、アプリケータのギャップ調整（２５０μｍ〜８００μｍ）を行うことにより、変化させた。なお、容量比Ａは、容量比Ａ＝（負極活物質の理論容量×負極活物質量）／（正極活物質の充電容量×正極活物質量）で定義される。容量比は、それぞれ、２．０、２．５、３．０、３．５、４．０、４．５、５．０、５．５とした。なお、正極活物質の充電容量は、４．７Ｖ充電容量に相当する。
【００４５】
（電池の作製）
正極構造体の正極層と、負極構造体の負極層とを、固体電解質層を介して対向するように配置し、５ｔｏｎでプレスすることにより、電池を得た。
【００４６】
［比較例２、３および実施例１〜９］
正極活物質の組成を、表１に記載された内容に変更したこと以外は、比較例１と同様にして、電池を得た。
【００４７】
【表１】
2020004685.tif 000003
【００４８】
［評価］
比較例１〜３および実施例１〜９で得られた電池に対して、上限４．５５Ｖ、下限２．５Ｖ、０．１Ｃの条件で、ＣＣＣＶ充放電を行った。初回放電容量［ｍＡｈ／ｇ］の結果を表２、表３および図２に示す。
【００４９】
【表２】
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【００５０】
【表３】
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【００５１】
表２、表３および図２に示すように、容量比Ａ、Ｌｉ／Ｍｅ比および初回放電容量の間には、一定の相関が見られた。例えば、容量比Ａが２．０である場合、Ｌｉ／Ｍｅ比の増加に伴って、初回放電容量も増加し、Ｌｉ／Ｍｅ比が１．１５以上になると、初回放電容量は、ほぼ一定になった。この傾向は、容量比Ａが２．０以外の場合でも同様であった。すなわち、ある容量比Ａに対して、Ｌｉ／Ｍｅ比を所定値以上に設定することで、初回放電容量として、最大の容量を引き出せることが確認された。
【００５２】
また、初回放電容量が、ほぼ一定になる状態を飽和として捉え、飽和が生じる条件を求めた。表２および図２に基づいて、飽和が生じたＬｉ／Ｍｅ比の範囲は、容量比Ａが２．０の場合、１．１５以上であり、容量比Ａが２．５の場合、１．２０以上であり、容量比Ａが３．０の場合、１．２５以上であり、容量比Ａが３．５の場合、１．３０以上であり、容量比Ａが４．０の場合、１．３５以上であり、容量比Ａが４．５の場合、１．４０以上であり、容量比Ａが５．０の場合、１．４５以上であり、容量比Ａが５．５の場合、１．５５以上であった。
【００５３】
これらの関係を図３に示す。図３において、容量比Ａにおける最小のＬｉ／Ｍｅ比（例えば、容量比Ａが２．０の場合、Ｌｉ／Ｍｅ比が１．２０）を、最小Ｌｉ／Ｍｅ比とした場合、図３には、８点の最小Ｌｉ／Ｍｅ比のプロットが存在する。これらのプロットから線形近似を行うと、傾きは０．１０８３となる。なお、Ｌｉ／Ｍｅ比が５．５である場合、Ｌｉ／Ｍｅ比が大きすぎて信頼性が低い可能性があるため、Ｌｉ／Ｍｅ比が５．０のプロット（５．０、１．４５）を通る直線を定義すると、Ｙ＝０．１０８３Ｘ＋０．９０８５となる。このように、０．１０８３Ａ＋０．９０８５≦Ｌｉ／Ｍｅを満たすように、容量比ＡおよびＬｉ／Ｍｅ比を設定することで、初回放電容量として、最大限の容量を引き出すことができることが確認された。
【００５４】
なお、８点の最小Ｌｉ／Ｍｅ比のプロットから求められる関係式は、Ｙ＝０．１０８３Ｘ＋０．９２５となる。この場合、本開示における全固体電池は、０．１０８３Ａ＋０．９２５≦Ｌｉ／Ｍｅを満たしていてもよい。また、容量比Ａが２．０〜５．０の範囲における７点の最小Ｌｉ／Ｍｅ比のプロットから求められる関係式は、Ｙ＝０．１Ｘ＋０．９５となる。この場合、本開示における全固体電池は、０．１Ａ＋０．９５≦Ｌｉ／Ｍｅを満たしていてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１  …正極層
２  …負極層
３  …固体電解質層
４  …正極集電体
５  …負極集電体
１０  …全固体電池
【図１】
2020004685.tif 000006
【図２】
2020004685.tif 000007
【図３】
2020004685.tif 000008