CN102668175A - 固体电池模块 - Google Patents
固体电池模块 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102668175A CN102668175A CN2009801625322A CN200980162532A CN102668175A CN 102668175 A CN102668175 A CN 102668175A CN 2009801625322 A CN2009801625322 A CN 2009801625322A CN 200980162532 A CN200980162532 A CN 200980162532A CN 102668175 A CN102668175 A CN 102668175A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode layer
- solid state
- battery unit
- solid electrolyte
- positive electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 11
- 241000644035 Clava Species 0.000 claims description 8
- 238000003475 lamination Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000470 constituent Substances 0.000 abstract 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 25
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 17
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 8
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 8
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 8
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000002671 adjuvant Substances 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 4
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000009740 moulding (composite fabrication) Methods 0.000 description 3
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 3
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- -1 lithium cobalt nitride Chemical class 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910018130 Li 2 S-P 2 S 5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008088 Li-Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006789 Li1+xNi1/3Mn1/3Co1/3O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009147 Li1.3Al0.3Ti0.7(PO4)3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012316 Li3.6Si0.6P0.4O4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012722 Li3N-LiI-LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012716 Li3N-LiI—LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012734 Li3N—LiI—LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013043 Li3PO4-Li2S-SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013035 Li3PO4-Li2S—SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012810 Li3PO4—Li2S-SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012804 Li3PO4—Li2S—Si2S Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012797 Li3PO4—Li2S—SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010640 Li6BaLa2Ta2O12 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010835 LiI-Li2S-P2S5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010833 LiI-Li2S-SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010823 LiI—Li2S—B2S3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010842 LiI—Li2S—P2O5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010840 LiI—Li2S—P2S5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010855 LiI—Li2S—SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010847 LiI—Li3PO4-P2S5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010864 LiI—Li3PO4—P2S5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001305 LiMPO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015645 LiMn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013292 LiNiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012254 LiPO4—Li2S—SiS Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006327 Li—Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 241000156302 Porcine hemagglutinating encephalomyelitis virus Species 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020346 SiS 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N divanadium pentaoxide Chemical compound O=[V](=O)O[V](=O)=O GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 1
- 229910001386 lithium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Chemical compound O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- CFJRPNFOLVDFMJ-UHFFFAOYSA-N titanium disulfide Chemical compound S=[Ti]=S CFJRPNFOLVDFMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K trilithium;phosphate Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[O-]P([O-])([O-])=O TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0463—Cells or batteries with horizontal or inclined electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/528—Fixed electrical connections, i.e. not intended for disconnection
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
- H01M50/533—Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
- H01M50/54—Connection of several leads or tabs of plate-like electrode stacks, e.g. electrode pole straps or bridges
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
- H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/42—Grouping of primary cells into 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
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
本发明提供一种固体电池，该固体电池的多个电池单元配置于与构成该电池单元的部件的层压方向交叉的方向上，容易规定该电池单元的设置位置。一种固体电池模块，具备多个电池单元，该多个电池单元具备固体电解质层和夹持该固体电解质层的一对正极层及负极层，多个电池单元排列配置于与固体电解质层、正极层及负极层的层压方向交叉的方向上，该固体电池模块具备配置多个电池单元的基板，并且，该基板具备用于规定多个电池单元的设置位置的定位部。
Description
技术领域
本发明涉及固体电池模块。
背景技术
锂离子二次电池与其他二次电池相比具有能量密度高、可在高电压下工作的特征。因此，作为容易实现小型轻量化的二次电池而被使用于便携电话等信息设备，近年来，作为电动汽车及混合动力汽车用二次电池等大型动力用二次电池的需求也正在增加。
在锂离子二次电池中，具备正极层、负极层及配置于该正极层与负极层之间的电解质，电解质由非水系的液体或固体构成。当使用非水系的液体（以下称为“电解液”）作为电解质时，电解液向正极层的内部渗透。因此，容易形成构成正极层的正极活性物质与电解质之间的界面，容易提高性能。但是，由于广泛应用的电解液是可燃性的，所以需要搭载用于确保安全性的系统。另一方面，由于固体的电解质是不燃性的，所以能够简化上述系统。因此，提出具备含有不燃性固体电解质的层（以下，有时称为“固体电解质层”）的方式的锂离子二次电池（以下称为“固体电池”）。
作为与锂离子二次电池相关的技术，例如在专利文献1中公开了具有如下特征的片状电池：在具有弯曲性的片上，将多个由发电单元构成的固体发电单体配置成棋盘格状，其中，上述发电单元是将正极活性物质、固体电解质及负极活性物质重叠成层状而成的。另外，在专利文献2中公开了如下的锂离子二次电池，其具备：平面状的锂单体电池，收纳于单体电池用封装内，将正极及负极的集电件密封并引出到单体电池用封装的外部；和外封装，层压并收纳多个锂单体电池。接着，该专利文献2中公开了如下的方式：将棒状件穿过设置于锂单体电池的正极集电件及负极集电件的孔，在以固定件及按压件将穿过了棒状件的多个锂单体电池进行按压、固定之后，收纳于外封装。
专利文献1：日本特开2000-195482号公报
专利文献2：日本特开2006-339054号公报
发明内容
根据专利文献1公开的技术，可认为，在具有弯曲性的片上，将多个由电池单元构成的固体发电单体配置成棋盘格状，其中，上述电池单元是将正极活性物质、固体电解质及负极活性物质重叠成层状而成的，因此，防止（或缓解）了发电单体的机械应力而使片状电池具有较高的可靠性，并且，即使发电单体为刚体，也可以使片状电池具有比较均匀的挠性，防止发电单体的形状变化，从而提高可靠性。但是，在专利文献1所公开的技术中，存在着难以规定用于配置固体发电单体的位置而整齐地排列的问题。根据专利文献2所公开的技术，可认为，由于通过将棒状件穿过设置于锂单体电池的孔来层压多个锂单体电池，所以能够抑制锂单体电池的位置偏差。但是，在专利文献2所公开的技术中，虽然可以在一个外封装内层压多个锂单体电池，但是无法将锂单体电池配置于与层压方向交叉的方向上。
因此，本发明的课题在于提供一种固体电池模块，该固体电池模块的多个电池单元配置于与构成该电池单元的部件的层压方向交叉的方向上，并且，容易规定该电池单元的设置位置。
为解决上述问题，本发明采取以下的手段。即：
本发明为固体电池模块，具备多个电池单元，该电池单元具备固体电解质层及夹持该固体电解质层的一对正极层及负极层，该多个电池单元排列配置于与固体电解质层、正极层及负极层的层压方向交叉的方向上，该固体电池模块具备配置该多个电池单元的基板，并且，该基板具备规定多个电池单元的设置位置的定位部。
在本发明中，“电池单元”是指如下的结构体：固体电解质层、正极层及负极层至少各有一层地进行层压，进而通过设置集电体等而以能够充放电的方式构成。例如，可以列举出：形成有多个依次具有正极集电体、正极层、固体电解质层、负极层及负极集电体的单电池而成的结构体、或者形成有多个双极电极而成的结构体。
在本发明的固体电池模块中，优选为，相邻的电池单元共用定位部。通过设成上述的方式，能够以较少的定位部进行定位，能够提高电池模块的能量密度。
另外，本发明的固体电池模块中，优选为，定位部为从基板竖立设置的棒状体，电池单元具备集电体，该集电体具有突出部，该突出部向与固体电解质层、正极层及负极层的层压方向交叉的方向突出，并且，在突出部上设有与棒状体对应的孔或切口，使设置于相邻的电池单元上的突出部相重叠，并将棒状体插入到孔或切口中。通过设成上述的方式，能够通过集电体对相邻的电池单元进行电连接。
发明效果
根据本发明，能够提供一种固体电池模块，该固体电池模块的多个电池单元配置于与构成该电池单元的部件的层压方向交叉的方向上，且容易规定该电池单元的设置位置。
附图说明
图1是概略地表示具备本发明的固体电池模块的固体电池的俯视图的图。
图2是概略地表示图1所示的固体电池的截面的图。
图3是概略地表示关于图1所示的固体电池的、与图2所示的截面正交的方向上的截面的图。
图4用于说明本发明的固体电池模块所具备的电池单元的结构的概略图。
标号说明
1…固体电池
10…固体电池模块
100a、100b、100C…电池单元
101…正极板
101a…正极侧集电体
101b…正极层
101C…正极板正极层非形成区域
102…固体电解质层
103…负极板
103a…负极侧集电体
103b…负极层
103C…负极板负极层非形成区域
120…外装体
120a…基板
130…接合部
140…正极端子
150…负极端子
200…定位部
具体实施方式
以下，以锂二次电池为例对本发明进行详细说明。但是，本发明不限于该方式，可以应用于各种各样的固体电池。
图1是概略地表示具备本发明的固体电池模块10的固体电池1的俯视图的图。图2是用于说明本发明的固体电池模块10的结构的概略图，概略地表示图1所示的固体电池1的截面。在图2中，为防止附图变得复杂，省略一部分标号。图3是用于说明本发明的固体电池模块10的结构的概略图，是从纸面上侧观察图2所示的固体电池1的图。另外，在图3中，为了容易理解固体电池模块10的结构，省略外装体120的一部分而进行表示。
如图1所示，固体电池1具有外装体120，在外装体120内收容有固体电池模块10。从外装体120的两端（纸面左右方向）突出地设置有连接于固体电池模块10的正极端子140及负极端子150，能够通过正极端子140及负极端子150向外部取出电能。对于正极端子140及负极端子150的材质、大小等，只要是能够向外部取出固体电池模块10所产生的电能的方式即可，则不进行特别限定。以下，一边参照图2～图4一边对固体电池模块10的结构进行详细说明。
固体电池模块10
如图2及图3所示，固体电池模块10具备配置于基板120a上的第一电池单元100a、第二电池单元100b及第三电池单元100c（以下，当不需要区分第一电池单元100a、第二电池单元100b及第三电池单元100c时，有时仅记为“电池单元100”。）。这些电池单元100a、100b、100c排列配置于与构成电池单元100的部件（以下详细说明的固体电解质层、正极层及负极层等）的层压方向交叉的方向上。另外，在图2及图3所示的实施例中，基板120a由外装体120的一个面构成，但本发明不限定于上述的方式，也可以与外装体120分开地另外设置基板120a。
另外，相邻的电池单元100a及电池单元100b在接合部130进行电连接，并且，相邻的电池单元100b及电池单元100c也在接合部130进行电连接。进而，电池单元100a、100b、100c通过从基板120a竖立设置的定位部200、200来规定设置位置。对于接合部130、130及定位部200、200的结构，在后详述。
第一电池单元100a、第二电池单元100b及第三电池单元100c为大致相同的结构，因此，以下，一边参照图4一边对一个电池单元100的结构进行说明。图4是用于说明电池单元100的结构的概略图，概略地表示了电池单元100的截面的一部分。
电池单元100
如图4所示，电池单元100具有两个正极板101、三个固体电解质层102及两个负极板103。另外，在本发明中，正极板101、固体电解质层102及负极板103的个数未限定为特定的个数，可以根据需要适当地选择合适的个数来构成。例如，可以设成各具备一个正极板、固体电解质层及负极板的方式，也可以设成具备比图4所示的实施例多的正极板、固体电解质层及负极板的方式。
正极板101具有正极侧集电体101a和形成于正极侧集电体101a的两面的正极层101b、101b。如图4所示，正极侧集电体101a构成为如下的形态：具有从正极板101、固体电解质层102及负极板103实际重叠的区域朝一侧的方向（与构成电池单元100的部件的层压方向交叉的方向）突出的突出部。在正极侧集电体101a的、至少该正极板101、固体电解质层102及负极板103相互重叠的区域形成有正极层101b、101b。另外，从正极侧集电体101a的正极板101、固体电解质层102及负极板103相互重叠的区域突出的突出部的至少一部分，作为未形成正极层101b、101b的正极板正极层非形成区域101c而被保留。该正极板正极层非形成区域101c用于：在第一电池单元100a中与正极端子140进行连接；在第二电池单元100b中，在接合部130与后文说明的第一电池单元100a的负极板负极层非形成区域103c进行连接；在第三电池单元100c中，在接合部130与后文说明的第二电池单元100b的负极板负极层非形成区域103c进行连接。
负极板103具有负极侧集电体103a和形成于负极侧集电体103a的两面的负极层103b、103b。如图4所示，负极侧集电体103a构成为如下的形态：具有从正极板101、固体电解质层102及负极板103实际重叠的区域朝一侧的方向（与构成电池单元100的部件的层压方向交叉的方向）突出的突出部。在负极侧集电体103a的、至少该正极板101、固体电解质层102及负极板103相互重叠的区域，形成有负极层103b、103b。另外，从负极侧集电体103a的正极板101、固体电解质层102及负极板103相互重合的区域突出的突出部的至少一部分作为未形成负极层103b、103b的负极板负极层非形成区域103c而被保留。该负极板负极层非形成区域103c用于：在第一电池单元100a中，在接合部130与第二电池单元100b的正极板正极层非形成区域101c进行连接；在第二电池单元100b中，在接合部130与第三电池单元100c的正极板正极层非形成区域101c进行连接；在第三电池单元100c中，与负极端子150进行连接。
这样一来，固体电池模块10形成如下的形态：在一个外装体（单体）120内使多个电池单元100a、100b、100c串联连接，与对单体之间进行连接相比能够提高能量密度、功率密度。另外，还能够通过减少对单体间进行连接的零件来降低成本、削减制造时的工序数。另外，在图2及图3中，举例表示了具备三个电池单元100的实施方式，但本发明不限定于上述的方式，也可以具备两个电池单元，还可以具备四个以上电池单元。以下，对电池单元100所具备的主要的层结构进行更详细的说明。
正极层101b、负极层103b
正极层101b及负极层103b是包含活性物质及固体电解质、且任意地包含导电辅助剂及粘合剂等的层。当电池单元100为锂二次电池时，作为活性物质，例如，可使用钴酸锂（LiCo2）、镍酸锂（LiNiO2）、Li1+xNi1/3Mn1/3Co1/3O2、锰酸锂（LiMn2O4）、以Li1+xMn2-x-yMyO4（M为Al、Mg、Co、Fe、Ni、Zn等中的任一个）来表示的异种元素置换Li-Mn尖晶石、钛酸锂（LixTiOy）、磷酸锂（LiMPO4（M为Fe、Mn、Co、Ni等中的任一个））、过渡金属化合物即氧化钒（V2O5）、氧化钼（MoO3）、硫化钛（TiS2）、石墨、硬质碳等碳材料（C）、锂钴氮化物（LiCoN）、锂硅氧化物（LixSiyOz）、锂金属（Li）或锂合金（LiM、M是Sn、Si、Al、Ge、Sb、P等中的任一个）、储锂性金属间化合物（MgxM，M是Sn、Ge、Sb等中的任一个；或者NySb，N是In、Cu、Mn等中的任一个）及它们的衍生物等。此处，正极活性物质和负极活性物质没有明确的区别，对两种化合物的充放电电势进行比较，可以将显示高电势的化合物用于正极层101b，将显示低电势的化合物用于负极层103b，从而构成任意电压的锂二次电池。
另外，当电池单元100为锂二次电池时，作为固体电解质，可以使用Li2O-B2O3-P2O5、Li2O-SiO2、Li2O-B2O3-ZnO等氧化物系非晶固体电解质、Li2S-SiS2、LiI-Li2S-SiS2、LiI-Li2S-P2S5、LiI-Li2S-B2S3、Li3PO4-Li2S-Si2S、Li3PO4-Li2S-SiS2、LiPO4-Li2S-SiS、LiI-Li2S-P2O5、LiI-Li3PO4-P2S5、Li2S-P2S5等硫化物系非晶体固体电解质、或者LiI、LiI-Al2O3、Li3N、Li3N-LiI-LiOH等、Li1.3Al0.3Ti0.7(PO4)3、Li1+x+yAxTi2-xSiyP3-yO12（A为Al或Ga，0≤x≤0.4、0<y≤0.6）、[(B1/2Li1/2)1-zCz]TiO3（B为La、Pr、Nd及Sm中的任一个，C为Sr或Ba，0≤z≤0.5）、Li5La3Ta2O12、Li7La3Zr2O12、Li6BaLa2Ta2O12、Li3PO(4-3/2w)Nw(w<1)、Li3.6Si0.6P0.4O4等晶体氧化物·氮氧化物。
另外，作为导电辅助剂，可以不特别进行限定地使用现有的导电辅助剂，例如，优选使用乙炔黑等碳材料。对于粘合剂，也可以不特别进行限定地使用现有的粘合剂，例如，优选使用聚偏二氟乙烯等氟化树脂及苯乙烯-丁二烯橡胶（SBR）等橡胶特性树脂等。对于正极层101b及负极层103b所包括的各物质的混合比，只要是能够使电池单元100适当工作的比率即可，不特别进行限定。
另外，只要正极层101b及负极层103b适当地形成于正极侧集电体101a及负极侧集电体103b上即可，厚度及形状等不特别进行限定，制造方法也不特别进行限定。作为正极层101b的制造方法，例如，可以通过在正极侧集电体101a上涂敷包含上述活性物质及固体电解质、且任意地包含导电辅助剂及粘合剂的正极糊剂并进行干燥来制作。涂敷正极糊剂的方法不特别进行限定，例如可以使用刮刀等进行涂敷。作为负极层103b的制造方法，例如，可以通过在负极侧集电体103a上涂敷包含上述活性物质及固体电解质、且任意地包含导电辅助剂及粘合剂的负极糊剂并进行干燥来制作。涂敷负极糊剂的方法不特别进行限定，例如可以使用刮刀等进行涂敷。
固体电解质层102
固体电解质层102是包含固体电解质和任意的粘合剂等的层。作为固体电解质，可以使用上述的固体电解质。对于粘合剂，也可以使用与上述相同的粘合剂。对于固体电解质层102所包含的各物质的混合比，只要为能够使电池单元100适当工作的比率即可，不特别进行限定。
另外，固体电解质层102只要为适当地设置于正极层101b与负极层103b之间、且能够有助于正极层101b和负极层103b之间的离子传导的形态即可，厚度及形状等不特别进行限定，制造方法也不特别进行限定。作为固体电解质层102的制造方法，例如可以通过在正极层101b之上涂敷包含上述固体电解质的固体电解质糊剂并进行干燥来制作。之后，以该固体电解质层102被正极层101b和负极层103b夹持的方式，将形成有负极层101b的负极集电体102a层压于固体电解质层102之上，并实施冲压处理等。另外，也可以将固体电解质层102形成于负极层103b上，并层压形成有正极层101b的正极集电体101a。另外，也可以设成在正极层101b的表面及负极层103b的表面上形成有固体电解质层102的方式。此外，也可以设成利用正极层101b及负极层103b来夹持另行制作的固体电解质层102的方式。但是，从设成容易提高性能的固体电池等观点来看，优选为在正极层101b的表面及负极层103b的表面上具备固体电解质层102的方式。
正极侧集电体101a、负极侧集电体103a
正极侧集电体101a及负极侧集电体103a只要为用于固体电池的集电体即可，对其材质不特别进行限定，例如可以使用厚度为10～500μm的金属箔等。具体而言，可以使用不锈钢、Cu、Ni、V、Au、Pt、Al、Mg、Fe、Ti、Co、Zn、Ge、In、Li等金属箔，或者使用在聚酰胺、聚酰亚胺、PET、PPS、聚丙烯等薄膜或玻璃、硅板等之上蒸镀有Cu、Ni、V、Al、Pt、Au等金属的材质等。集电体的厚度及大小不特别进行限定。
定位部200
定位部200为从基板120a竖立设置的棒状体。如上所述，电池单元100所具备的正极侧集电体101a及负极侧集电体103a具有朝与构成电池单元100的部件的层压方向（图2的上下方向）交叉的方向（图2的左右方向）突出的部分（正极板正极层非形成区域101c、负极板负极层非形成区域103c）。在该正极板正极层非形成区域101c及负极板负极层非形成区域103c上设置与定位部200对应的孔或切口，由此，能够将定位部200插入到该孔或切口中，从而确定电池单元100的设置位置。
在图2及图3中，举例表示了相邻的电池单元100、100共用定位部200的实施方式。但是，本发明不限定于上述的方式，也可以设置与各个电池单元对应的定位部。另外，从能够以较少的定位部进行定位、能够提高电池模块的能量密度的观点来看，优选由相邻的电池单元共用定位部。
另外，定位部不限于从基板竖立设置的棒状体，只要能够规定电池单元的设置位置即可。具体而言，可考虑在基板上设置与电池单元的形状对应的凹部并将电池单元嵌入该凹部等。
接合部130
在图2及图3所示的固体电池模块10中，在接合部130处，相邻的电池单元100、100的正极板正极层非形成区域101c及负极板负极层非形成区域103c以交替重叠的方式配置。通过设成上述的方式，能够通过集电体对相邻的电池单元进行电连接。但是，本发明不限于上述的方式，只要相邻的电池单元100、100相互进行电连接即可。
以上，结合被认为当下最具实践性的优选实施方式对本发明进行了说明，但本发明不限于本申请说明书中公开的实施方式，在不违反可从权利要求书及说明书整体理解的发明主旨或构思的范围内可以进行适当的变更，伴随着此种变更而得到的固体电池模块也应理解为包含于本发明的技术范围。
工业实用性
本发明可以适当地应用于便携设备、电动汽车、混合动力车等的电源。
Claims (3)
1.一种固体电池模块，具备多个电池单元，该电池单元具备固体电解质层和夹持该固体电解质层的一对正极层及负极层，
多个所述电池单元排列配置于与所述固体电解质层、所述正极层及所述负极层的层压方向交叉的方向上，
所述固体电池模块具备配置多个所述电池单元的基板，并且，该基板具备用于规定多个所述电池单元的设置位置的定位部。
2.根据权利要求1所述的固体电池模块，其中，
相邻的所述电池单元共用所述定位部。
3.根据权利要求1或2所述的固体电池模块，其中，
所述定位部为从基板竖立设置的棒状体，
所述电池单元具备集电体，该集电体具有突出部，该突出部向与所述固体电解质层、所述正极层及所述负极层的层压方向交叉的方向突出，并且，在所述突出部上设有与所述棒状体对应的孔或切口，
使设置于相邻的所述电池单元上的所述突出部相重叠，并将所述棒状体插入到所述孔或切口中。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2009/069941 WO2011064862A1 (ja) | 2009-11-26 | 2009-11-26 | 固体電池モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102668175A true CN102668175A (zh) | 2012-09-12 |
Family
ID=44065983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009801625322A Pending CN102668175A (zh) | 2009-11-26 | 2009-11-26 | 固体电池模块 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20120225347A1 (zh) |
| JP (1) | JP5429304B2 (zh) |
| CN (1) | CN102668175A (zh) |
| WO (1) | WO2011064862A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113270692A (zh) * | 2020-02-14 | 2021-08-17 | 本田技研工业株式会社 | 固体电池单体及固体电池模组 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014086330A (ja) * | 2012-10-25 | 2014-05-12 | Fujitsu Ltd | 小型電源モジュール及び半導体モジュール |
| KR20200105508A (ko) | 2018-01-09 | 2020-09-07 | 더 리젠츠 오브 더 유니버시티 오브 미시건 | 리튬 이온 전도성 고체 전해질로 클래딩된 집전체 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003187781A (ja) * | 2001-12-21 | 2003-07-04 | Sony Corp | 電池及びその製造方法、並びに電池モジュール及びその製造方法 |
| JP2003257473A (ja) * | 2002-02-28 | 2003-09-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 集合電池 |
| WO2006114993A1 (ja) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Nec Corporation | 電極積層体および電気デバイス |
| JP2006339054A (ja) * | 2005-06-03 | 2006-12-14 | Enerstruct Kk | リチウム二次電池 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4778602B2 (ja) * | 1999-07-22 | 2011-09-21 | パナソニック株式会社 | 二次電池 |
| JP4712152B2 (ja) * | 2000-04-18 | 2011-06-29 | パナソニック株式会社 | 角形電池及びその製造方法 |
| JP4615835B2 (ja) * | 2003-07-29 | 2011-01-19 | パナソニック株式会社 | 電池の製造方法 |
| JP2005071673A (ja) * | 2003-08-20 | 2005-03-17 | Denso Corp | 電池 |
| JP2006221938A (ja) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Toyota Motor Corp | フィルム外装型蓄電装置 |
-
2009
- 2009-11-26 WO PCT/JP2009/069941 patent/WO2011064862A1/ja active Application Filing
- 2009-11-26 CN CN2009801625322A patent/CN102668175A/zh active Pending
- 2009-11-26 JP JP2011543042A patent/JP5429304B2/ja active Active
- 2009-11-26 US US13/503,549 patent/US20120225347A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003187781A (ja) * | 2001-12-21 | 2003-07-04 | Sony Corp | 電池及びその製造方法、並びに電池モジュール及びその製造方法 |
| JP2003257473A (ja) * | 2002-02-28 | 2003-09-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 集合電池 |
| WO2006114993A1 (ja) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Nec Corporation | 電極積層体および電気デバイス |
| JP2006339054A (ja) * | 2005-06-03 | 2006-12-14 | Enerstruct Kk | リチウム二次電池 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113270692A (zh) * | 2020-02-14 | 2021-08-17 | 本田技研工业株式会社 | 固体电池单体及固体电池模组 |
| CN113270692B (zh) * | 2020-02-14 | 2023-06-27 | 本田技研工业株式会社 | 固体电池单体及固体电池模组 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPWO2011064862A1 (ja) | 2013-04-11 |
| US20120225347A1 (en) | 2012-09-06 |
| JP5429304B2 (ja) | 2014-02-26 |
| WO2011064862A1 (ja) | 2011-06-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11626581B2 (en) | Current collector, comprising a slit and secondary battery comprising thereof | |
| JP2022118135A (ja) | シングルパウチバッテリセル及びその製造方法 | |
| CN107706450B (zh) | 柔性固态多层叠平板锂离子电池组件及电池封装方法 | |
| WO2012153866A1 (ja) | 非水系二次電池の積層構造、および非水系二次電池の積層方法 | |
| JP4720384B2 (ja) | バイポーラ電池 | |
| KR101664244B1 (ko) | 전극의 표면에 패턴을 형성하는 방법, 이 방법을 이용해 제조된 전극 및 이 전극을 포함하는 이차전지 | |
| CN108140867B (zh) | 具有其中形成有多个电极接片的单元电极的袋型电池单元 | |
| CN103733417A (zh) | 电极组件、电池单元、电极组件的制造方法和电池单元的制造方法 | |
| JP2007193986A (ja) | 非水電解質二次電池およびその使用方法 | |
| WO2013097968A1 (de) | Batteriemodul mit schrumpfschlauch | |
| JP2011150974A (ja) | 電極体、および当該電極体の製造方法 | |
| JP2011082097A (ja) | 積層型電池及びその製造方法、並びに、電圧取り出し基板の取り付け方法 | |
| JP2015128020A (ja) | 双極型二次電池、双極型二次電池モジュール及び双極型二次電池の製造方法 | |
| WO2021009959A1 (ja) | 電池 | |
| KR20140079290A (ko) | 이차 전지 | |
| CN104350640A (zh) | 具有带的电极组件和包含所述电极组件的电化学装置 | |
| JP2010086813A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
| CN105706276A (zh) | 非水电解质充电电池以及使用该非水电解质充电电池的蓄电电路 | |
| KR20210026840A (ko) | 가소제를 포함하는 고이온전도성 전고체 리튬이차전지 및 그의 제조방법 | |
| EP2765631B1 (en) | Assembled battery and production method for assembled battery | |
| CN102668175A (zh) | 固体电池模块 | |
| CN101499542B (zh) | 锂离子二次电池的制造方法、电解液以及锂离子二次电池 | |
| DE102022103138A1 (de) | Verfahren zur herstellung bipolarer festkörperbatterien | |
| JP2015032495A (ja) | 固体電池の製造方法 | |
| CN108695557B (zh) | 非水电解液二次电池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| AD01 | Patent right deemed abandoned |
Effective date of abandoning: 20160824 |
|
| C20 | Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned |