(57)【要約】【課題】本発明は、耐電圧が高く、短絡が生じにくい全固体電池を提供することを主目的とする。【解決手段】本発明においては、正極活物質を含有する正極活物質層と、負極活物質を含有する負極活物質層と、上記正極活物質層および上記負極活物質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、上記固体電解質層が、固体電解質材料を圧粉成形してなり、上記固体電解質材料間の空隙に、アルゴンよりも高い耐電圧を有する絶縁材料が配置されていることを特徴とする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１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極活物質を含有する正極活物質層と、負極活物質を含有する負極活物質層と、前記正極活物質層および前記負極活物質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、
前記固体電解質層が、固体電解質材料を圧粉成形してなり、
前記固体電解質材料間の空隙に、アルゴンよりも高い耐電圧を有する絶縁材料が配置されていることを特徴とする全固体電池。
【請求項２】
前記絶縁材料が、気体であることを特徴とする請求項１に記載の全固体電池。
【請求項３】
前記気体が、窒素であることを特徴とする請求項２に記載の全固体電池。
【請求項４】
前記絶縁材料が、液体であることを特徴とする請求項１に記載の全固体電池。
【請求項５】
前記液体が、絶縁油であることを特徴とする請求項４に記載の全固体電池。
【請求項６】
前記絶縁油が、シリコーンオイルであることを特徴とする請求項５に記載の全固体電池。
【請求項７】
前記絶縁材料が、固体であることを特徴とする請求項１に記載の全固体電池。
【請求項８】
前記固体が、樹脂であることを特徴とする請求項７に記載の全固体電池。
【請求項９】
前記樹脂が、飽和結合のみで形成されていることを特徴とする請求項８に記載の全固体電池。
【請求項１０】
前記樹脂が、ポリエチレンであることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の全固体電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐電圧が高く、短絡が生じにくい全固体電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年におけるパソコン、ビデオカメラおよび携帯電話等の情報関連機器や通信機器等の急速な普及に伴い、その電源として利用される電池の開発が重要視されている。また、自動車産業界等においても、電気自動車用あるいはハイブリッド自動車用の高出力かつ高容量の電池の開発が進められている。現在、種々の電池の中でも、エネルギー密度が高いという観点から、リチウム電池が注目を浴びている。
【０００３】
現在市販されているリチウム電池は、可燃性の有機溶媒を含む電解液が使用されているため、短絡時の温度上昇を抑える安全装置の取り付けや短絡防止のための構造・材料面での改善が必要となる。これに対し、電解液を固体電解質層に変えて、電池を全固体化した全固体リチウム電池は、電池内に可燃性の有機溶媒を用いないので、安全装置の簡素化が図れ、製造コストや生産性に優れると考えられている。
【０００４】
このような全固体リチウム電池の製造方法として、アルゴンガス雰囲気下で全固体リチウム電池の組み立てを行うことが知られている。例えば、特許文献１においては、全固体リチウム電池の組み立てを、再生アルゴンガス雰囲気下で行う全固体リチウム電池の製造方法が開示されている。これは、再生アルゴンガスを用いることで、全固体リチウム電池の性能を低下させることなく、製造コストの低減を図ったものである。
【０００５】
一方、全固体リチウム電池の安全性および性能の向上を目的として、従来から種々の研究がなされている。例えば、特許文献２においては、固体電解質層が固体電解質の粉末を成形した粉末成形体であり、この粉末成形体の粉末間の隙間に、金属リチウムと反応して電子絶縁体となるものを生じる液状物質（イオン液体）が存在する全固体リチウム二次電池が開示されている。これは、固体電解質層の粉末間の隙間を通って金属リチウムのデンドライトが成長したとしても、金属リチウムが電子絶縁体化することにより、電池の内部短絡の防止を図ったものである。また、特許文献３においては、絶縁性のラミネートフィルムによって、正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び、負極集電体層の積層された電池素子を真空密封するリチウムイオン電池が開示されている。これは、電池素子を外気から遮断することで、固体電解質の分解を抑制し、電池性能の低下の防止を図るとともに、電池素子を絶縁性のラミネートフィルムに収納することで、取扱い性および安全性の向上を図ったものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１６７４２５号公報
【特許文献２】特開２００９−２１１９１０号公報
【特許文献３】特開２０１０−０３３９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
全固体電池をアルゴンガス中で封止する場合、固体電解質層を薄くすると、固体電解質層中の空隙から封入ガス（アルゴンガス）による絶縁破壊が生じ、リーク電流により電圧が上がらなくなるという問題点がある。本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、耐電圧が高く、短絡が生じにくい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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明においては正極活物質を含有する正極活物質層と、負極活物質を含有する負極活物質層と、上記正極活物質層および上記負極活物質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、上記固体電解質層が、固体電解質材料を圧粉成形してなり、上記固体電解質材料間の空隙に、アルゴンよりも高い耐電圧を有する絶縁材料が配置されていることを特徴とする全固体電池を提供する。
【０００９】
本発明によれば、固体電解質材料間の空隙に、アルゴンよりも高い耐電圧を有する絶縁材料が配置されていることにより、固体電解質層が薄くても、耐電圧を向上させることができ、短絡が生じにくい全固体電池とすることができる。
【００１０】
上記発明においては、上記絶縁材料が、気体であっても良い。
【００１１】
上記発明においては、上記気体が、窒素であることが好ましい。
【００１２】
上記発明においては、上記絶縁材料が、液体であっても良い。
【００１３】
上記発明においては、上記液体が、絶縁油であることが好ましい。
【００１４】
上記発明においては、上記絶縁油が、シリコーンオイルであることが好ましい。
【００１５】
上記発明においては、上記絶縁材料が、固体であっても良い。
【００１６】
上記発明においては、上記固体が、樹脂であることが好ましい。
【００１７】
上記発明においては、上記樹脂が、飽和結合のみで形成されていることが好ましい。固体電解質材料との反応性がより低い絶縁材料とすることができるからである。
【００１８】
上記発明においては、上記樹脂が、ポリエチレンであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明においては、耐電圧が高く、短絡が生じにくい全固体電池を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の全固体電池の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の全固体電池について、詳細に説明する。
【００２２】
本発明の全固体電池は、正極活物質を含有する正極活物質層と、負極活物質を含有する負極活物質層と、上記正極活物質層および上記負極活物質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、上記固体電解質層が、固体電解質材料を圧粉成形してなり、上記固体電解質材料間の空隙に、アルゴンよりも高い耐電圧を有する絶縁材料が配置されていることを特徴とするものである。
【００２３】
図１は、本発明の全固体電池の一例を示す概略断面図である。図１における全固体電池２０は、正極活物質を含有する正極活物質層１１と、負極活物質を含有する負極活物質層１２と、正極活物質層１１および負極活物質層１２の間に形成された固体電解質層１３と、正極活物質層１１の集電を行う正極集電体１４と、負極活物質層１２の集電を行う負極集電体１５と、これらの部材を収納する電池ケース１６とを有する。本発明においては、固体電解質層１３が、固体電解質材料１を圧粉成形してなり、固体電解質材料１間の空隙に、アルゴンよりも高い耐電圧を有する絶縁材料２が配置されていることを大きな特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、固体電解質材料間の空隙に、アルゴンよりも高い耐電圧を有する絶縁材料が配置されていることにより、固体電解質層が薄くても、耐電圧を向上させることができ、短絡が生じにくい全固体電池とすることができる。
以下、本発明の全固体電池について、構成ごとに説明する。
【００２５】
１．固体電解質層
まず、本発明における固体電解質層について説明する。本発明における固体電解質層は、正極活物質層および負極活物質層の間に形成され、固体電解質材料を圧粉成形してなり、固体電解質材料間の空隙に、アルゴンよりも高い耐電圧を有する絶縁材料が配置されている層である。
【００２６】
（１）絶縁材料
本発明における絶縁材料は、アルゴンよりも高い耐電圧を有するものであり、後述する固体電解質材料間の空隙に配置されているものである。ここで、耐電圧とは、絶縁材料が絶縁破壊を起こさずに一定時間耐えられる電圧のことをいう。また、本発明における耐電圧は、厚さ１ｃｍの絶縁材料に対して、絶縁破壊が生じるまで印加電圧を上げてその限界の電圧を測定する方法により、求めることができる。本発明においては、絶縁材料の形態に関わらず、気体、液体、固体で統一された耐電圧の測定方法を用いることができる。なお、特開平９−６３７４４号公報では、アルゴンの耐電圧は、８ｋＶ／ｃｍとされている。
【００２７】
本発明における絶縁材料の耐電圧としては、アルゴンの耐電圧よりも高ければ特に限定されるものではないが、例えば、１０ｋＶ／ｃｍ以上であることが好ましい。
【００２８】
本発明における絶縁材料は、アルゴンよりも高い耐電圧を有し、固体電解質材料との反応性が低いものであれば特に限定されるものではなく、気体であっても良く、液体であっても良く、固体であっても良い。
【００２９】
本発明における絶縁材料が気体である場合、液体および固体に比べて軽いため、全固体電池の軽量化を図ることができる。また、例えば、当該気体雰囲気下のグローブボックス内で全固体電池を作製するだけで、固体電解質材料間の空隙を充填することができるので、任意の工程を追加する必要がなく、製造方法の観点から好ましい。気体の絶縁材料としては、例えば、窒素（３８．０ｋＶ／ｃｍ）、空気（３５．５ｋＶ／ｃｍ）、二酸化炭素（２６．２ｋＶ／ｃｍ）等を挙げることができ、中でも、窒素が好ましい。化学的安定性が高いからである。
【００３０】
また、固体電解質層における気体の絶縁材料の含有量としては、固体電解質層における固体電解質材料間の空隙を充填することができれば特に限定されるものではないが、例えば、５０体積％以下であることが好ましく、３体積％〜３０体積％の範囲内であることがより好ましい。
【００３１】
本発明における絶縁材料が液体である場合、気体および固体に比べて絶縁性が比較的高い傾向にあるという利点を有する。液体の絶縁材料としては、例えば、絶縁油；ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの非極性有機溶媒等を挙げることができ、中でも、絶縁油が好ましい。絶縁油としては、例えば、シリコーンオイル、石油系炭化水素（鉱油）等を挙げることができ、特に、シリコーンオイルが好ましい。耐熱性が高いからである。
液体の絶縁材料は、固体電解質層に保持させるために、ゲル化しても良い。ゲル化の方法としては、例えば、液体の絶縁材料にゲル化剤を添加して加熱する方法等を挙げることができ、ゲル化剤としては、ジメチコンクロスポリマー、（ジメチコン／ビニルジメチコン）クロスポリマー等を挙げることができる。また、液体の絶縁材料が有する表面張力によって固体電解質材料を浮かせることができる程度に、固体電解質材料の粒子径を小さくすることで、液体の絶縁材料を固体電解質層に保持させることができる。具体的には、固体電解質材料の粒子径は、本発明に用いられる液体の絶縁材料および固体電解質材料に応じて適宜選択することが好ましいが、例えば、０．０１μｍ〜３０μｍの範囲内であることが好ましく、０．０１μｍ〜１μｍの範囲内であることがより好ましい。
【００３２】
また、固体電解質層における液体の絶縁材料の含有量としては、固体電解質層における固体電解質材料間の空隙を充填することができれば特に限定されるものではないが、例えば、５０体積％以下であることが好ましく、３体積％〜３０体積％の範囲内であることがより好ましい。
【００３３】
本発明における絶縁材料が固体である場合、気体および液体に比べて流動性が極めて低いため、絶縁材料が固体電解質層から他の層へ流出することなく、より確実に固体電解質材料間の空隙を充填することができる。また、高強度の固体電解質層を得ることができる。固体の絶縁材料としては、例えば、樹脂、セラミックス等を挙げることができ、中でも、樹脂が好ましい。樹脂としては、例えば、ゴム、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等を挙げることができる。本発明においては、特に、樹脂が飽和結合のみで形成されていることが好ましい。固体電解質材料との反応性がより低い絶縁材料とすることができるからである。このような樹脂としては、例えば、ポリエチレン（１８〜２４ｋＶ／ｃｍ）、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等を挙げることができ、中でも、ポリエチレンが好ましい。融点が低く、流動性が高いからである。固体の絶縁材料は、固体電解質層中で溶融させることにより固体電解質材料間の空隙を充填しても良く、固体電解質材料と共に圧粉することにより固体電解質材料間の空隙を充填しても良い。
【００３４】
また、固体電解質層における固体の絶縁材料の含有量としては、固体電解質層における固体電解質材料間の空隙を充填することができれば特に限定されるものではないが、例えば、５０体積％以下であることが好ましく、３体積％〜３０体積％の範囲内であることがより好ましい。
【００３５】
また、本発明における絶縁材料は、水分量が少ないことが好ましい。水分量が多すぎると、水分と固体電解質材料とが反応するおそれがあるからである。絶縁材料の水分量としては、例えば、１０００ｐｐｍ（露点−２０℃）以下であることが好ましく、１０ｐｐｍ（露点−６０℃）以下であることがより好ましい。
【００３６】
（２）固体電解質材料
本発明における固体電解質材料は、イオン伝導性および絶縁性を有するものであれば特に限定されるものではなく、一般的な全固体電池に用いられるものと同様のものを用いることができ、例えば、硫化物固体電解質材料、酸化物固体電解質材料等を挙げることができる。中でも、硫化物固体電解質材料が好ましい。出力特性に優れた全固体電池とすることができるからである。
【００３７】
本発明に用いられる硫化物固体電解質材料としては、硫黄（Ｓ）を含有し、かつ、イオン伝導性および絶縁性を有するものであれば特に限定されるものではない。ここで、本発明の全固体電池が、全固体リチウム電池である場合、固体電解質層に用いられる硫化物固体電解質材料として、例えば、Ｌｉ２Ｓと、第１３族〜第１５族の元素の硫化物とを含有する原料組成物を用いてなるものを挙げることができる。このような原料組成物を用いて硫化物固体電解質材料を合成する方法としては、例えば、非晶質化法を挙げることができる。非晶質化法としては、例えば、メカニカルミリング法および溶融急冷法を挙げることができる。
【００３８】
上記第１３族〜第１５族の元素としては、例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等を挙げることができる。また、第１３族〜第１５族の元素の硫化物としては、具体的には、Ａｌ２Ｓ３、ＳｉＳ２、ＧｅＳ２、Ｐ２Ｓ３、Ｐ２Ｓ５、Ａｓ２Ｓ３、Ｓｂ２Ｓ３等を挙げることができる。中でも、本発明においては、第１４族または第１５族の硫化物を用いることが好ましい。特に、本発明においては、Ｌｉ２Ｓと、第１３族〜第１５族の元素の硫化物とを含有する原料組成物を用いてなる硫化物固体電解質材料が、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５材料、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２材料、Ｌｉ２Ｓ−ＧｅＳ２材料またはＬｉ２Ｓ−Ａｌ２Ｓ３材料であることが好ましく、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５材料であることがより好ましい。Ｌｉイオン伝導性が優れているからである。
【００３９】
また、本発明に用いられる硫化物固体電解質材料は、硫化物ガラスであっても良く、その硫化物ガラスを熱処理して得られる結晶化硫化物ガラスであっても良い。硫化物ガラスは、例えば、上述した非晶質化法により得ることができる。一方、結晶化硫化物ガラスは、例えば、硫化物ガラスを熱処理することにより得ることができる。
【００４０】
固体電解質材料の形状としては、例えば、粒子形状を挙げることができ、中でも、真球状または楕円球状であることが好ましい。また、固体電解質材料が粒子形状である場合、その平均粒径は、例えば、０．１μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。また、固体電解質材料は、Ｌｉイオン伝導性が高いことが好ましく、常温におけるＬｉイオン伝導度は、例えば、１×１０−４Ｓ／ｃｍ以上であることが好ましく、１×１０−３Ｓ／ｃｍ以上であることがより好ましい。
【００４１】
固体電解質層における固体電解質材料の含有量としては、例えば、５０体積％以上であることが好ましく、７０体積％〜９７体積％の範囲内であることがより好ましい。
【００４２】
（３）固体電解質層
本発明における固体電解質層の空隙率としては、上記絶縁材料が、本発明の効果を発揮することができる程度に、上記固体電解質材料間の空隙に配置されていれば特に限定されるものではないが、例えば、３０体積％以下であることが好ましく、１０体積％以下であることがより好ましい。
【００４３】
固体電解質層の厚さは、上記絶縁材料の有する耐電圧よりも大きい耐電圧が生じ得る厚さ以上であれば良いが、厚ければ厚いほど、耐電圧の観点からは好ましいものの、出力特性およびエネルギー特性が低下することから、例えば、１００μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以下であることがより好ましい。
【００４４】
２．正極活物質層
次に、本発明における正極活物質層について説明する。本発明における正極活物質層は、少なくとも正極活物質を含有する層であり、必要に応じて、固体電解質材料、導電化材および結着材の少なくとも一つをさらに含有していても良い。
【００４５】
正極活物質としては、特に限定されるものではないが、例えば、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＶＯ２、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２等の岩塩層状型活物質、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｌｉ（Ｎｉ０．５Ｍｎ１．５）Ｏ４等のスピネル型活物質、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４等のオリビン型活物質等を挙げることができる。また、Ｌｉ２ＦｅＳｉＯ４、Ｌｉ２ＭｎＳｉＯ４等のＳｉ含有酸化物を正極活物質として用いても良い。
【００４６】
正極活物質の形状としては、例えば、粒子形状を挙げることができ、中でも、真球状または楕円球状であることが好ましい。また、正極活物質が粒子形状である場合、その平均粒径は、例えば、０．１μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。また、正極活物質層における正極活物質の含有量は、例えば、１０体積％〜９９体積％の範囲内であることが好ましく、２０体積％〜９９体積％の範囲内であることがより好ましい。
【００４７】
本発明における正極活物質層は、さらに導電化材を含有していても良い。導電化材の添加により、正極活物質層の導電性を向上させることができる。導電化材としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンファイバー等を挙げることができる。また、正極活物質層は、さらに固体電解質材料を含有していても良い。固体電解質材料の添加により、正極活物質層のイオン伝導性を向上させることができる。固体電解質材料としては、例えば、酸化物固体電解質材料および硫化物固体電解質材料等を挙げることができる。また、正極活物質層は、さらに結着材を含有していても良い。結着材としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素含有結着材等を挙げることができる。正極活物質層の厚さは、例えば、０．１μｍ〜１０００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００４８】
３．負極活物質層
次に、本発明における負極活物質層について説明する。本発明における負極活物質層は、少なくとも負極活物質を含有する層であり、必要に応じて、固体電解質材料、導電化材および結着材の少なくとも一つをさらに含有していても良い。
【００４９】
負極活物質としては、例えば、金属活物質およびカーボン活物質を挙げることができる。金属活物質としては、例えば、Ｉｎ、Ａｌ、ＳｉおよびＳｎ等を挙げることができる。一方、カーボン活物質としては、例えば、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、高配向性グラファイト（ＨＯＰＧ）、ハードカーボン、ソフトカーボン等を挙げることができる。また、負極活物質層における負極活物質の含有量は、例えば、１０体積％〜９９体積％の範囲内であることが好ましく、２０体積％〜９９体積％の範囲内であることがより好ましい。なお、負極活物質層に用いられる導電化材、固体電解質材料および結着材については、上述した正極活物質層における場合と同様である。負極活物質層の厚さは、例えば、０．１μｍ〜１０００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００５０】
４．その他の構成
本発明の全固体電池は、上述した正極活物質層、負極活物質層および固体電解質層を少なくとも有するものである。さらに通常は、正極活物質層の集電を行う正極集電体、および負極活物質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等を挙げることができ、中でも、ＳＵＳが好ましい。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等を挙げることができ、中でも、ＳＵＳが好ましい。また、正極集電体および負極集電体の厚さや形状等については、全固体電池の用途等に応じて適宜選択することが好ましい。また、本発明に用いられる電池ケースには、一般的な全固体電池の電池ケースを用いることができる。電池ケースとしては、例えば、ＳＵＳ製電池ケース等を挙げることができる。
【００５１】
５．全固体電池
本発明の全固体電池の種類としては、全固体リチウム電池、全固体ナトリウム電池、全固体マグネシウム電池および全固体カルシウム電池等を挙げることができ、中でも、全固体リチウム電池および全固体ナトリウム電池が好ましく、特に、全固体リチウム電池が好ましい。また、本発明の全固体電池は、一次電池であっても良く、二次電池であっても良いが、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。本発明の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、円筒型および角型等を挙げることができる。
【００５２】
また、本発明の全固体電池の製造方法は、上述した全固体電池を得ることができる方法であれば特に限定されるものではなく、上記固体電解質層に用いられる絶縁材料の種類に応じて適宜選択されることが好ましい。気体の絶縁材料の場合は、例えば、当該絶縁材料の雰囲気下で、正極集電体、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層および負極集電体を積層してなる電極体を形成し、その電極体を電池ケースに密封する方法等を挙げることができる。液体の絶縁材料の場合は、例えば、負極集電体、負極活物質層および固体電解質層を積層してなる積層体を形成し、固体電解質層に当該絶縁材料を塗布し、さらに正極活物質層および正極集電体を積層することで電極体を形成し、その電極体を電池ケースに密閉する方法等を挙げることができる。固体の絶縁材料の場合は、例えば、負極集電体、負極活物質層、当該絶縁材料を予め含有する固体電解質層、正極活物質層および正極集電体を積層してなる電極体を形成し、その電極体を電池ケースに密閉する方法等を挙げることができる。
【００５３】
なお、本発明は、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、本発明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発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００５４】
以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。
【００５５】
［実施例１］
（固体電解質材料の合成）
まず、出発原料として、硫化リチウム（Ｌｉ２Ｓ）および五硫化リン（Ｐ２Ｓ５）を用いた。これらの粉末をＡｒ雰囲気下（露点−７０℃）のグローブボックス内で、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５＝７５：２５のモル比となるように秤量し、メノウ乳鉢で混合し、原料組成物を得た。次に、得られた原料組成物１ｇを４５ｍｌのジルコニアポットに投入し、さらにジルコニアボール（Φ１０ｍｍ、１０個）を投入し、ポットを完全に密閉した（Ａｒ雰囲気）。このポットを遊星型ボールミル機（フリッチュ製Ｐ７）に取り付け、台盤回転数３７０ｒｐｍで４０時間メカニカルミリングを行い、硫化物固体電解質材料（Ｌｉ３ＰＳ４）を得た。
【００５６】
（全固体リチウム電池の作製）
まず、正極活物質としてＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２を、負極活物質としてグラファイトを、固体電解質材料としてＬｉ３ＰＳ４を用意した。次に、窒素雰囲気下のグローブボックス内で、塗工法により、正極集電体上に厚さ１００μｍの正極活物質層を形成し、負極集電体上に厚さ１２０μｍの負極活物質層を形成した。さらに、塗工法により、負極活物質層上に厚さ２０μｍの固体電解質層を形成し、正極活物質層と重ね合わせてプレスすることにより、電極体を作製した。得られた電極体をＳＵＳ缶に入れて封入し、全固体リチウム電池を得た。
【００５７】
［実施例２］
グローブボックス内をＡｒ雰囲気下としたこと、および、塗工法により、負極活物質層上に厚さ２０μｍの固体電解質層を形成後、シリコーンオイルを固体電解質層に塗布し、固体電解質層の空隙部にシリコーンオイルを充填してから、正極活物質層と重ね合わせてプレスすることにより、電極体を作製したこと以外は、実施例１と同様にして、全固体リチウム電池を得た。
【００５８】
［実施例３］
グローブボックス内をＡｒ雰囲気下としたこと、および、固体電解質層形成用ペーストにポリエチレン粉末を１０％添加したものを用いて、塗工法により、負極活物質層上に厚さ２０μｍの固体電解質層を形成後、１５０℃のホットプレスを行い、固体電解質層の空隙部に溶融したポリエチレンを充填してから、正極活物質層と重ね合わせてプレスすることにより、電極体を作製したこと以外は、実施例１と同様にして、全固体リチウム電池を得た。
【００５９】
［比較例］
グローブボックス内をＡｒ雰囲気下としたこと以外は、実施例１と同様にして、全固体リチウム電池を得た。
【００６０】
［評価］
実施例１〜３および比較例で得られた全固体リチウム電池を用いて、電圧印加試験を行った。なお、電圧印加試験は、各全固体リチウム電池について、５サンプルずつ実施した。比較例で得られた全固体リチウム電池においては、１サンプルのみ４．５Ｖまで電圧印加を行うことができたものの、残りの４サンプルは３．８Ｖ〜４．５Ｖの間で短絡した。一方、実施例１〜３で得られた全固体リチウム電池においては、５サンプルとも全て４．５Ｖまで電圧印加を行うことができた。これは、実施例１〜３で得られた全固体リチウム電池では、窒素、シリコーンオイル、ポリエチレンがそれぞれ固体電解質層の空隙部を充填することにより、全固体リチウム電池の耐電圧を向上させることができ、短絡を防止することができたためと考えられる。
【符号の説明】
【００６１】
１  …  固体電解質材料
２  …  絶縁材料
１１  …  正極活物質層
１２  …  負極活物質層
１３  …  固体電解質層
１４  …  正極集電体
１５  …  負極集電体
１６  …  電池ケース
２０  …  全固体電池
【図１】
2012094437.tif 000003