本發(fā)明涉及鋰二次電池。

背景技術(shù)：

1、近年來，為了應(yīng)對(duì)溫室效應(yīng)，迫切期望降低二氧化碳排放量。汽車業(yè)界中，基于電動(dòng)汽車(ev)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(hev)的導(dǎo)入的二氧化碳排放量的降低備受期待，把握它們的實(shí)用化的關(guān)鍵的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)用二次電池等非水電解質(zhì)二次電池的開發(fā)正盛行。

2、作為馬達(dá)驅(qū)動(dòng)用二次電池，與移動(dòng)電話、筆記本電腦等中使用的民用鋰離子二次電池相比，要求具有極高的功率特性、和高的能量。因此，現(xiàn)實(shí)的全部電池中具有最高理論能量的鋰離子二次電池備受關(guān)注，目前急速地推進(jìn)開發(fā)。

3、此處，對(duì)于目前通常普及的鋰離子二次電池，電解質(zhì)中使用了可燃性的有機(jī)電解液。這種液系鋰離子二次電池中，要求對(duì)漏液、短路、過充電等的安全對(duì)策比其他電池還嚴(yán)格。

4、因此，近年來，關(guān)于電解質(zhì)中使用了氧化物系、硫化物系的固體電解質(zhì)的全固體鋰二次電池的研究開發(fā)正盛行。固體電解質(zhì)是將在固體中能進(jìn)行離子傳導(dǎo)的離子傳導(dǎo)體作為主體而構(gòu)成的材料。因此，全固體鋰二次電池中，如現(xiàn)有的液系鋰離子二次電池，原理上不產(chǎn)生源自可燃性的有機(jī)電解液的各種問題。另外，通常，如果使用高電位/大容量的正極材料、大容量的負(fù)極材料，則實(shí)現(xiàn)電池的功率密度和能量密度的大幅改善。

5、以往，作為全固態(tài)鋰二次電池的一種，已知有在充電過程中使鋰金屬在負(fù)極集電體上析出的所謂鋰析出型的電池。在這樣的鋰析出型的全固態(tài)鋰二次電池的充電過程中，鋰金屬在固體電解質(zhì)層與負(fù)極集電體之間析出。在美國(guó)專利申請(qǐng)公開第2019/0157723號(hào)說明書中，公開了在構(gòu)成鋰二次電池的發(fā)電元件的負(fù)極集電體與固體電解質(zhì)層之間配置由非晶碳、硅、銀、錫、鋁、鉍等細(xì)粒構(gòu)成的細(xì)粒層的技術(shù)。根據(jù)美國(guó)專利申請(qǐng)公開第2019/0157723號(hào)說明書，通過設(shè)為這樣的構(gòu)成，在充電時(shí)鋰金屬在上述細(xì)粒層與負(fù)極集電體之間析出時(shí)，該細(xì)粒層發(fā)揮針對(duì)鋰金屬層的保護(hù)層的作用，并且抑制枝晶從鋰金屬層生長(zhǎng)，結(jié)果防止鋰二次電池的短路、由此引起的容量降低等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明要解決的問題

2、然而，根據(jù)本發(fā)明人等的研究，證實(shí)了即使使用美國(guó)專利申請(qǐng)公開第2019/0157723號(hào)說明書中記載的技術(shù)，有時(shí)也依然無法防止枝晶的生長(zhǎng)所導(dǎo)致的電池容量的降低、短路的發(fā)生。

3、因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種在鋰析出型的鋰二次電池中能抑制電池容量的降低、短路的發(fā)生的手段。

4、用于解決問題的方案

5、本發(fā)明人為了解決上述課題而進(jìn)行了深入研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在具備鋰析出型的發(fā)電元件的鋰二次電池中，通過在固體電解質(zhì)層與負(fù)極集電體相對(duì)的面的負(fù)極集電體側(cè)且是正極活性物質(zhì)層與負(fù)極集電體相對(duì)的區(qū)域，設(shè)置具有鋰離子傳導(dǎo)性且抑制鋰金屬與固體電解質(zhì)的反應(yīng)的離子傳導(dǎo)性反應(yīng)抑制層，并且在該固體電解質(zhì)層的負(fù)極側(cè)的面方向端部設(shè)有抑制鋰離子透過的離子透過抑制層，在正極側(cè)直至面方向端部設(shè)置該固體電解質(zhì)層，用離子傳導(dǎo)性反應(yīng)抑制層覆蓋離子透過抑制層的至少一部分，從而能夠解決上述課題，從而完成了本發(fā)明。

6、即，本發(fā)明的一方式涉及一種鋰二次電池，其具備發(fā)電元件，該發(fā)電元件具有：正極，其是含有能夠吸儲(chǔ)釋放鋰離子的正極活性物質(zhì)的正極活性物質(zhì)層配置于正極集電體的表面而成的；負(fù)極，其具有負(fù)極集電體，充電時(shí)鋰金屬在所述負(fù)極集電體上析出；以及固體電解質(zhì)層，其介于所述正極和所述負(fù)極之間，含有固體電解質(zhì)。并且，在該鋰二次電池中，特征在于，在所述固體電解質(zhì)層與所述負(fù)極集電體相對(duì)的主表面的、所述正極活性物質(zhì)層與所述負(fù)極集電體相對(duì)的區(qū)域的至少一部分，設(shè)有具有鋰離子傳導(dǎo)性且抑制所述鋰金屬與所述固體電解質(zhì)的反應(yīng)的離子傳導(dǎo)性反應(yīng)抑制層，在前述固體電解質(zhì)層的前述正極側(cè)，前述固體電解質(zhì)延伸存在至面方向端部，在前述固體電解質(zhì)層的前述負(fù)極側(cè)的面方向端部設(shè)有抑制鋰離子透過的離子透過抑制層，且在俯視下前述離子透過抑制層的至少一部分與前述離子傳導(dǎo)性反應(yīng)抑制層重疊。

技術(shù)特征：

1.一種鋰二次電池，其具備發(fā)電元件，所述發(fā)電元件具有：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其中，在俯視下所述離子傳導(dǎo)性反應(yīng)抑制層的外周端的至少一部分位于比所述離子透過抑制層的外周端還靠近內(nèi)側(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰二次電池，其中，在俯視下所述固體電解質(zhì)層的外周端的至少一部分與所述離子透過抑制層的外周端一致。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰二次電池，其中，在俯視下所述離子透過抑制層的內(nèi)周端的至少一部分位于比所述正極活性物質(zhì)層的外周端還靠近外側(cè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰二次電池，其中，所述固體電解質(zhì)層的與所述負(fù)極集電體相對(duì)的主表面跟所述離子透過抑制層的所述負(fù)極側(cè)的面以齊平配置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰二次電池，其中，所述離子透過抑制層的厚度為所述固體電解質(zhì)層的厚度的一半以下。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰二次電池，其中，所述離子透過抑制層的厚度在所述負(fù)極側(cè)的面方向端部處的外周端變得厚于所述負(fù)極側(cè)的面方向端部處的內(nèi)周端。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰二次電池，其中，所述離子透過抑制層由樹脂材料構(gòu)成。

9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰二次電池，其中，所述固體電解質(zhì)層的楊氏模量與所述離子透過抑制層的楊氏模量大致相同。

10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰二次電池，其中，所述固體電解質(zhì)層包含纖維狀的支撐體、且由與所述離子透過抑制層一體化的能自立的片構(gòu)成。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明的目的在于，提供：鋰析出型的二次電池中，能抑制電池容量的降低、短路的發(fā)生的方案。本發(fā)明的一方式涉及一種鋰二次電池，其具備發(fā)電元件，所述發(fā)電元件具有：正極，其是含有能吸儲(chǔ)釋放鋰離子的正極活性物質(zhì)的正極活性物質(zhì)層配置于正極集電體的表面而成的；負(fù)極，其具有負(fù)極集電體，且充電時(shí)鋰金屬在前述負(fù)極集電體上析出；和，固體電解質(zhì)層，其夾設(shè)于前述正極和前述負(fù)極之間，且含有固體電解質(zhì)，該鋰二次電池中，有如下特征：在前述固體電解質(zhì)層與前述負(fù)極集電體相對(duì)的主表面的、前述正極活性物質(zhì)層與前述負(fù)極集電體相對(duì)的區(qū)域的至少一部分，設(shè)有具有鋰離子傳導(dǎo)性且抑制前述鋰金屬與前述固體電解質(zhì)的反應(yīng)的離子傳導(dǎo)性反應(yīng)抑制層，在前述固體電解質(zhì)層的前述正極側(cè)，前述固體電解質(zhì)延伸存在至面方向端部，在前述固體電解質(zhì)層的前述負(fù)極側(cè)的面方向端部設(shè)有抑制鋰離子透過的離子透過抑制層，且在俯視下前述離子透過抑制層的至少一部分與前述離子傳導(dǎo)性反應(yīng)抑制層重疊。

技術(shù)研發(fā)人員：大谷和史,田口海志
受保護(hù)的技術(shù)使用者：日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23