CN107528043A - 电池 - Google Patents

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Abstract

现有技术中，期望实现兼具高输出特性和高可靠性的电池。本公开提供一种电池，该电池具备第1电极体、包含固体电解质的第1被覆层和包含第2电极活性物质的第2被覆层，所述第1电极体是通过包含第1电极活性物质的多个第1电极活性物质粒子相互连结而形成的具有空孔的多孔质体，所述第1被覆层被覆所述第1电极体的表面，所述第2被覆层被覆所述第1被覆层的表面，在被所述第1被覆层和所述第2被覆层被覆的所述第1电极体的所述空孔的位置存在空隙。

Description

电池
技术领域
本公开涉及电池。
背景技术
专利文献1公开了一种包含纤维状阴极、电解质聚合物和阳极粒子的电池设备。
专利文献2公开了一种具有填充在多孔质结构体的空隙部的活性物质的固体电解质电池。
专利文献3公开了一种具有以正极活性物质和负极活性物质分散了的状态存在的混合电极层的全固体电池。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2008-181879号公报
专利文献2：日本特开2001-243984号公报
专利文献3：日本特开2014-29810号公报
发明内容
发明要解决的课题
现有技术中，期望实现兼具高输出特性和高可靠性的电池。
解决课题的手段
本公开的一个实施方案的电池，具备第1电极体、包含固体电解质的第1被覆层和包含第2电极活性物质的第2被覆层，所述第1电极体是通过包含第1电极活性物质的多个第1电极活性物质粒子相互连结而形成的具有空孔的多孔质体，所述第1被覆层被覆所述第1电极体的表面，所述第2被覆层被覆所述第1被覆层的表面，在被所述第1被覆层和所述第2被覆层被覆的所述第1电极体的所述空孔的位置存在空隙。
发明的效果
根据本公开，能够实现兼具高输出特性和高可靠性的电池。
附图说明
图1是表示实施方式1的电池1000的大致结构的图。
图2是表示第1电极体100和空孔120的一例的大致结构的剖视图。
图3是表示被覆了的第1电极体100和空隙400的一例的大致结构的剖视图。
图4是表示被覆了的第1电极体100和空隙400的一例的大致结构的剖视图。
图5是表示实施方式2的电池2000的大致结构的剖视图。
图6是表示实施方式3的电池3000的大致结构的剖视图。
图7是表示实施方式4的电池4000的大致结构的剖视图。
图8是用于说明实施方式4的电池4000的制造方法的图。
图9是表示实施方式3的电池3100的大致结构的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。
(实施方式1)
图1是表示实施方式1的电池1000的大致结构的图。
图1(a)是表示实施方式1的电池1000的大致结构的x-z图(1A剖视图)。
图1(b)是表示实施方式1的电池1000的大致结构的x-y图(1B剖视图)。
实施方式1的电池1000具备第1电极体100、第1被覆层200和第2被覆层300。
第1电极体100是通过多个第1电极活性物质粒子110相互连结而形成的多孔质体。第1电极体100具有空孔120。
第1电极活性物质粒子110是包含第1电极活性物质的粒子。
第1被覆层200是包含固体电解质的层。第1被覆层200被覆第1电极体100的表面。
第2被覆层300是包含第2电极活性物质的层。第2被覆层300被覆第1被覆层200的表面(第1被覆层200的主面之中，与第1电极体100和第1被覆层200之间的界面相反侧的主面)。
在被第1被覆层200和第2被覆层300被覆的第1电极体100的空孔120的位置存在空隙400。
根据以上的技术构成，能够实现兼具高输出特性和高可靠性的电池。
即，根据以上的实施方式1的技术构成，通过在作为多孔质体的第1电极体100的表面，配置固体电解质和第2电极活性物质作为被覆层，能够短且宽地设定离子(例如锂离子)的传导路径。由此能够降低内部电阻。因此例如能够降低高速率充放电时的能量损失。从而能够使电池高输出化。
与此相对，在仅层叠正极活性物质膜、负极活性物质膜、以及上述两膜之间的固体电解质膜而成的一般公知的层状结构的电池中，离子移动的路径窄且长。因此内部电阻增大，难以高输出化。例如高速率充放电时的能量损失大。所以电池的输出不足。
另外，根据以上的实施方式1的技术构成，第1电极体100是多个粒子连结而成的多孔质体，由此能够提高机械强度。因此，例如即使伴随电池的充放电发生活性物质的膨胀和收缩，也能够稳定保持结构。即，能够提高电池的可靠性(循环特性)。
与此相对，如专利文献1那样的使用纤维状的阴极的电池中，机械强度弱。例如与多个粒子相互连结的情况相比，在纤维状的结构中纤维相互支撑的连结部分(强度高的部分)少。换句话说，存在许多不相互支撑的纤维部分(强度低的部分)。因此，在纤维状的结构中，因外部干扰或活性物质的膨胀收缩而导致结构崩溃的可能性提高。所以电池的可靠性降低。
另外，根据以上的实施方式1的技术构成，在被第1被覆层200和第2被覆层300被覆的第1电极体100的空孔120的位置存在空隙400，由此例如能够利用空隙400来吸收伴随电池的充放电而发生的活性物质的膨胀。因此，即使活性物质的膨胀和收缩等反复进行，也能够使电极内部的结构变形难以发生。其结果，能够提高电池的可靠性(循环特性)。
与此相对，在如专利文献2和3那样的空孔部分被活性物质填充的(即不具有空隙的)结构的电池中，由于活性物质的膨胀收缩，在电池内部发生变形。因此，循环特性恶化(电池的可靠性降低)。
图2是表示第1电极体100和空孔120的一例的大致结构的剖视图。
如图2所示，空孔120是通过多个第1电极活性物质粒子110位于周围而形成的空间部分。例如，空孔120可以是被多个第1电极活性物质粒子110包围而形成的空间部分。
第1电极体100具有多个这样的空孔120，由此构成为多孔质体。
即，第1电极体100是多孔质状，并且具有多个第1电极活性物质粒子110彼此三维连接而成的结构。
多个第1电极活性物质粒子110彼此可以通过颈缩(necking)而相互连接。或者，多个第1电极活性物质粒子110彼此也可以通过导电助剂和粘结剂的至少一者而相互连接。
另外，实施方式1的电池1000中，如图1所示，第1电极体100可以是具有粒子彼此连结成网格状而形成的骨架、和存在于粒子之间的空间(空孔)的结构。
即，实施方式1的电池1000中，第1电极体100可以具有通过多个第1电极活性物质粒子相互连结成网格状而形成的骨架。
根据以上的技术构成，能够进一步提高第1电极体100的机械强度。因此，例如即使伴随电池的充放电发生活性物质的膨胀和收缩，也能够更稳定地保持结构。即，能够进一步提高电池的可靠性(循环特性)。
另外，根据以上的技术构成，能够形成更多的空孔(换言之为空隙)。通过具有更多的空隙，例如能够进一步吸收伴随电池的充放电而发生的活性物质的膨胀。由此，即使活性物质的膨胀和收缩等反复进行，也能够使电极内部的结构变形更难以发生。其结果，能够进一步提高可靠性(循环特性)。
另外，实施方式1的电池1000中，第1电极体100可以是木柴堆(wood pile)型那样的有规律的结构。
图3是表示被覆了的第1电极体100和空隙400的一例的大致结构的剖视图。
如图3所示，位于空孔120周围的多个第1电极活性物质粒子110的表面，被第1被覆层200和第2被覆层300被覆。此时，空孔120的空隙部分的大小根据第1被覆层200和第2被覆层300的厚度而减小。
但是，在实施方式1中，如图3所示，即使被第1被覆层200和第2被覆层300被覆，空孔120的空间部分的一部分也以空隙400的形式残留下来。换句话说，空孔120未被第1被覆层200和第2被覆层300填充。
这样，由于在第2被覆层300的表面侧具有空隙400，所以能够吸收伴随充放电而发生的活性物质的体积变化。
图4是表示被覆了的第1电极体100和空隙400的一例的大致结构的剖视图。
实施方式1的电池1000中，如图4所示，空隙400的宽度(W)可以比位于空隙400周围的第2被覆层300的厚度(d1或d2)大。
根据以上的技术构成，能够形成具有更大的宽度的空隙400。通过具有更大的空隙400，例如能够进一步吸收伴随电池的充放电而发生的活性物质的膨胀。由此，即使活性物质的膨胀和收缩等反复进行，也能够使电极内部的结构变形更难以发生。其结果，能够进一步提高电池的可靠性(循环特性)。
在此，图4中，空隙400的宽度(W)是将中心点O1和中心点O2连结的直线上的空隙400的宽度。另外，中心点O1是位于空隙400周围的规定的第1电极活性物质粒子的中心点。另外，中心点O2是位于空隙400周围的另一第1电极活性物质粒子的中心点。换句话说，空隙400的宽度(W)是将中心点O1和中心点O2连结的直线上的、从成为规定的第1电极活性物质粒子的最外周的第2被覆层300的表面到成为另一第1电极活性物质粒子的最外周的第2被覆层300的表面为止的距离。
另外，在图4中，第2被覆层300的厚度是将中心点O1和中心点O2连结的直线上的第2被覆层300的厚度。即，第2被覆层300的厚度(d1)是将中心点O1和中心点O2连结的直线上的、被覆在规定的第1电极活性物质粒子上的第2被覆层300的厚度。另外，第2被覆层300的厚度(d2)是将中心点O1和中心点O2连结的直线上的、被覆在另一第1电极活性物质粒子上的第2被覆层300的厚度。
另外，空隙400的宽度和第2被覆层300的厚度可基于通过透射电子显微镜(TEM)或扫描电子显微镜(SEM)等拍摄的截面图像来测量。
另外，如图4所示，在实施方式1的电池1000中，空隙400的宽度(W)可以比厚度(d1)和厚度(d2)这两者都大。或者，空隙400的宽度(W)也可以只比厚度(d1)和厚度(d2)中的一者大。
在实施方式1中，如图1～图4所示，第1电极活性物质粒子110可以是包含第1电极活性物质的正球状粒子。或者，第1电极活性物质粒子110的形状也可以是椭圆球状或包含矩形部分的形状等。
构成第1电极体100的多个第1电极活性物质粒子110的各自的大小(例如粒径)和形状既可以彼此大致相同，也可以不同。
第1电极活性物质粒子110的大小(任意截面的粒子宽度)可以为1μm以上且100μm以下。由此，能够缩短离子的输送距离，并且实现高的结构强度。
另外，第1电极活性物质粒子110的大小(任意截面的粒子宽度)也可以为5μm以上且30μm以下。由此，能够进一步缩短离子的输送距离，实现更高的结构强度。另外，构成第1电极体100的多个第1电极活性物质粒子110的中位径(D50)可以为15μm左右。
第1电极活性物质粒子110是包含第1电极活性物质的粒子。例如，第1电极活性物质粒子110可以是仅由第1电极活性物质构成的粒子。
或者，第1电极活性物质粒子110包含第1电极活性物质并且包含导电助剂和粘结剂中的至少一者或两者。
第1电极活性物质可以是正极活性物质。作为正极活性物质的材料可使用一般公知的正极活性物质的材料(例如具有吸藏和放出金属离子的特性的材料)。例如，作为正极活性物质的材料可使用LiCo1-a-bNiaAlbO2(0≤a≤1、0≤b≤1、且a+b≤1)、LiNi1-a-bMnaCobO2(0≤a≤1、0≤b≤1、且a+b≤1)、LiMn2O4、LiFePO4等。另外，作为第1电极活性物质可单独使用或组合使用两种以上这些材料。
或者，第1电极活性物质也可以是负极活性物质。作为负极活性物质的材料可使用一般公知的负极活性物质材料(例如具有吸藏和放出金属离子的特性的材料)。例如，作为负极活性物质的材料可使用Li4Ti5O12、石墨、Si、SiO2等。另外，作为第1电极活性物质可单独使用或组合使用两种以上这些材料。
作为导电助剂可使用碳、乙炔黑、导电性氧化物(例如钌酸锶)等。相对于第1电极活性物质粒子110的整体，第1电极活性物质粒子110中所含的导电助剂的含量(重量浓度)可以为0.1重量％以上且5重量％以下。通过使用导电助剂能够降低电阻。
另外，作为粘结剂可使用聚偏二氟乙烯(PVdF)、硼酸锂等。相对于第1电极活性物质粒子110的整体，第1电极活性物质粒子110中所含的粘结剂的含量(重量浓度)可以为0.1重量％以上且20重量％以下。通过使用粘结剂能够提高连接强度。
另外，第1电极活性物质粒子110可以被与第1电极活性物质不同的被覆材料被覆。该情况下，该被覆材料位于构成第1电极活性物质粒子110的第1电极活性物质、与被覆第1电极活性物质粒子110的表面的第1被覆层200之间。由此，能够进一步提高第1电极活性物质粒子110与第1被覆层200之间的锂离子的导电性。另外，作为该被覆材料，可使用一般公知的活性物质的被覆材料(例如LiNbO3等)。另外，该被覆材料可以部分地被覆第一电极活性物质粒子110的表面。或者，该被覆材料也可以被覆第一电极活性物质粒子110的整个表面。
在实施方式1中，如图1和图3所示，第1被覆层200完全被覆第1电极活性物质粒子110的表面。由此，能够防止第1电极活性物质粒子110与第2被覆层300之间的短路。
第1被覆层200的厚度可以在第1电极体100的整体范围中大致相同，也可以局部不同。
第1被覆层200的厚度可以为0.1μm以上且10μm以下。由此能够实现良好的电子绝缘性和离子传导性。
另外，第1被覆层200的厚度可以为1μm以上且3μm以下。由此能够实现更良好的电子绝缘性和离子传导性。
第1被覆层200是包含固体电解质的层。例如，第1被覆层200可以是仅由固体电解质构成的层。
或者，第1被覆层200也可以包含固体电解质以及上述粘结剂。通过使用粘结剂能够提高连接强度。
作为固体电解质可使用一般公知的固体电解质。
另外，在实施方式1的电池1000中，固体电解质可以是无机系固体电解质。
根据以上的技术构成，能够进一步减少电子泄露。因此能够进一步减少第1电极活性物质粒子110与第2电极活性物质(即第2被覆层300)之间的短路的发生。例如，在电池制造时，能够防止在第1电极活性物质粒子110上被覆第2被覆层300时的短路。另外，能够抑制电池在储藏时的电压下降。
与此相对，如专利文献1那样的使用聚合物电解质的电池中，与无机系固体电解质相比容易形成电子泄露。因此在制造时等，电池短路的可能性增高。另外，电池在储藏时发生电压下降的可能性增高。
作为无机系固体电解质例如可使用LiPON、Li3BO3、钙钛矿型氧化物(La2/3- xLi3xTiO3等)、石榴石型氧化物(Li7La3Zr2O12等)、NASICON型氧化物(Li1+xAlxTi2-x(PO4)3、Li1+x+yAlx(Ti,Ge)2-xSiyP3-yO12)、硫化物系固体电解质(Li2S-P2S5、Li10GeP2S12)等。
另外，第1被覆层200可以是由以单独含有或组合含有两种以上的上述材料的层形成的单层结构。
或者，第1被覆层200可以是由各自不同的固体电解质材料构成的两层以上的层层叠而得到的层叠结构。由此能够进一步提高电子绝缘性。
在实施方式1中，如图1和图3所示，第2被覆层300可以完全被覆第1被覆层200的表面。即，第2被覆层300可以以膜状形成在第1被覆层200的表面(第1被覆层200的主面之中，与第1电极体100和第1被覆层200之间的界面相反侧的主面)。
或者，第2被覆层300也可以部分地被覆第1被覆层200的表面。即，第2被覆层300可以以岛状而形成在第1被覆层200的表面(第1被覆层200的主面之中，与第1电极体100和第1被覆层200之间的界面相反侧的主面)。此时，以岛状形成的第2被覆层300可以相互电连接。例如，呈岛状形成的第2被覆层300的各自的一部分可以相互直接接触。
第2被覆层300的厚度既可以在第1电极体100的整体范围中大致相同，也可以局部不同。
第2被覆层300的厚度可根据第1电极活性物质粒子110的大小和材料、第1被覆层200的厚度、以及第2电极活性物质的材料来确定。即，作为第2被覆层300的厚度，可设定为在满充电状态或完全放电状态下，能够将从第1电极活性物质粒子110放出的离子全部吸藏的充分的厚度。
例如，在第1电极活性物质粒子110的厚度为15μm，第1电极活性物质粒子110的构成材料为LiCoO2，第1被覆层200的厚度为2μm，第2电极活性物质的材料为金属Li的情况下，第2被覆层300的厚度为500nm左右是合适的。
第2被覆层300是包含第2电极活性物质的层。例如第2被覆层300可以是仅由第2电极活性物质构成的层。第2电极活性物质是成为第1电极活性物质的对电极的材料。
或者，第2被覆层300也可以包含第2电极活性物质，并且包含上述导电助剂和上述粘结剂中的至少一者或两者。通过使用导电助剂能够降低电阻。另外，通过使用粘结剂能够提高连接强度。
在第1电极活性物质为负极活性物质的情况下，第2电极活性物质为正极活性物质。作为正极活性物质的材料可使用一般公知的正极活性物质的材料(例如具有吸藏和放出金属离子的特性的材料)。例如，作为正极活性物质的材料可使用LiCo1-a-bNiaAlbO2(0≤a≤1、0≤b≤1、且a+b≤1)、LiNi1-a-bMnaCobO2(0≤a≤1、0≤b≤1、且a+b≤1)、LiMn2O4、LiFePO4等。另外，作为第2电极活性物质可单独使用或组合使用两种以上这些材料。
或者，在第1电极活性物质为正极活性物质的情况下，第2电极活性物质为负极活性物质。作为负极活性物质的材料可使用一般公知的负极活性物质的材料(例如具有吸藏和放出金属离子的特性的材料)。例如，作为负极活性物质的材料可使用Li金属、In金属、含Li的合金、Li4Ti5O12、石墨、Si、SiO2等。另外，作为第2电极活性物质可单独使用或组合使用两种以上这些材料。
另外，如图1所示，实施方式1的电池1000还可以具备第1集电体510和第2集电体520。
第1集电体510是与第1电极体100(即第1电极活性物质粒子110)电连接的集电体。例如，第1集电体510可以与第1电极体100(即第1电极活性物质粒子110)直接接触。
第1集电体510通过隔着固体电解质等来与第2电极活性物质电绝缘。
第2集电体520是与第2被覆层300电连接的集电体。例如，第2集电体520可以与第2被覆层300直接接触。
第2集电体520通过隔着固体电解质等来与第1电极活性物质电绝缘。
第1集电体510和第2集电体520在剖视图中可以为层状。
第1集电体510和第2集电体520可以由在电池1000的规定工作电压范围内不与活性物质中所含的离子传导体发生化学变化的电子传导体形成。例如，作为第1集电体510和第2集电体520的材料可使用不锈钢、铝、铝合金、镍、铜等。
另外，在第1电极活性物质为正极活性物质的情况下，第1集电体510为正极集电体，第2电极活性物质为负极活性物质，第2集电体520为负极集电体。
另外，在第1电极活性物质为负极活性物质的情况下，第1集电体510为负极集电体，第2电极活性物质为正极活性物质，第2集电体520为正极集电体。
作为正极集电体的材料可以是铝或铝合金。由此，能够具有适当的氧化还原电位，并且具备高的导电性和对于离子传导体的耐性。
作为负极集电体的材料可以是铜或铜合金。由此，能够具有适当的氧化还原电位，并且具备高的导电性和对于离子传导体的耐性。
另外，如图1所示，实施方式1的电池1000还可以具备固体电解质层600。
实施方式1的电池1000中，固体电解质层600可以配置在第1集电体510的表面。
更具体而言，第1电极活性物质粒子110未接触的第1集电体510的表面，被固体电解质层600被覆。此时，如图1所示，在接触(埋入)固体电解质层600的第1电极活性物质粒子110的表面，没有形成第2被覆层300。
根据以上的技术构成，能够防止第1集电体510与第2电极活性物质(即第2被覆层300)之间的接触。由此能够减少第1集电体510与第2电极活性物质之间的短路的发生。
另外，固体电解质层600可以是仅由固体电解质构成的层。
或者，固体电解质层600也可以含有固体电解质以及上述的粘结剂。通过使用粘结剂能够提高连接强度。
另外，固体电解质层600中所含的材料和材料混合比，可以与第1被覆层200中所含的材料和材料混合比不同。
或者，固体电解质层600中所含的材料和材料混合比，也可以与第1被覆层200中所含的材料和材料混合比相同。
另外，固体电解质层600可以以膜状形成于第1集电体510的表面。
或者，固体电解质层600也可以以岛状形成于第1集电体510的表面。此时，以岛状形成的固体电解质层600可以相互电连接。例如，以岛状形成的固体电解质层600的各自的一部分可以相互直接接触。
另外，固体电解质层600的厚度既可以在第1集电体510的表面的整体范围中大致相同，也可以局部不同。
固体电解质层600的厚度可以为0.1μm以上且10μm以下。由此能够实现良好的电子绝缘性和离子传导性。
(实施方式2)
以下对实施方式2进行说明。另外，适当省略与上述的实施方式1重复的说明。
图5是表示实施方式2的电池2000的大致结构的剖视图。
实施方式2的电池2000除了具备上述的实施方式1的电池的结构以外，还具备下述结构。
即，实施方式2的电池2000还具备第1集电体510。
第1集电体510与第1电极体100电连接。
在第1集电体510的表面配置有第1电极活性物质层710。
第1电极活性物质层710是包含第1电极活性物质的层。
构成第1电极体100的多个第1电极活性物质粒子110中的至少一个与第1电极活性物质层710接触。
根据以上的技术构成，能够使第1电极体100与第1集电体510的电连接更加良好。由此能够进一步减少内部电阻。因此，例如能够进一步减少高速率充放电时的能量损失。所以能够使电池进一步高输出化。
另外，第1电极活性物质层710可以是仅由第1电极活性物质构成的层。
或者，第1电极活性物质层710也可以包含第1电极活性物质并且包含导电助剂和粘结剂中的至少一者或两者。通过使用导电助剂能够降低电阻。另外，通过使用粘结剂能够提高连接强度。
作为第1电极活性物质层710中所含的第1电极活性物质、导电助剂和粘结剂，可使用上述实施方式1中示出的各材料。
另外，第1电极活性物质层710中所含的材料和材料混合比，可以与第1电极活性物质粒子110中所含的材料和材料混合比不同。
或者，第1电极活性物质层710中所含的材料和材料混合比，也可以与第1电极活性物质粒子110中所含的材料和材料混合比相同。由此能够使第1电极活性物质层710与第1电极活性物质粒子110的电连接更加良好。
另外，第1电极活性物质层710可以以膜状形成于第1集电体510的表面。
或者，第1电极活性物质层710也可以以岛状形成于第1集电体510的表面。此时，以岛状形成的第1电极活性物质层710可以相互电连接。例如，以岛状形成的第1电极活性物质层710的各自的一部分可以相互直接接触。
另外，第1电极活性物质层710的厚度既可以在第1集电体510的表面的整体范围中大致相同，也可以局部不同。
第1电极活性物质层710的厚度可以为0.1μm以上且1μm以下。
另外，在实施方式2的电池2000中，如图5所示，构成第1电极体100的多个第1电极活性物质粒子110中的至少一个的至少一部分可以被埋入第1电极活性物质层710。此时，如图5所示，在接触(埋入)第1电极活性物质层710的第1电极活性物质粒子110的表面，没有形成第1被覆层200和第2被覆层300。
根据以上的技术构成，能够提高第1电极体100与第1集电体510的密合性。因此，例如即使伴随电池的充放电发生活性物质的膨胀和收缩，也能够更稳定地保持结构。例如，能够防止第1电极体100与第1集电体510的分离。因此能够进一步提高电池的可靠性(循环特性)。
并且，根据以上的技术构成，能够进一步增大第1电极活性物质粒子110与第1电极活性物质层710的接触面积。因此能够使第1电极体100与第1集电体510之间的电连接更加良好。由此能够进一步降低内部电阻。因此，例如能够进一步减少高速率充放电时的能量损失。从而能够使电池进一步高输出化。
另外，在实施方式2的电池2000中，如图5所示，第1电极活性物质粒子110未接触的第1电极活性物质层710的表面，可以被包含固体电解质的固体电解质层600被覆。
根据以上的技术构成，能够防止第1电极活性物质层710与第2电极活性物质(即第2被覆层300)之间的接触。由此能够减少第1电极活性物质层710与第2电极活性物质之间的短路的发生。
另外，作为实施方式2的固体电解质层600的结构和材料，可适当采用在实施方式1中示出的固体电解质层600的结构和材料。
另外，固体电解质层600可以以膜状形成于第1电极活性物质层710的表面。
或者，固体电解质层600也可以以岛状形成于第1电极活性物质层710的表面。此时，以岛状形成的固体电解质层600可以相互电连接。例如，以岛状形成的固体电解质层600的各自的一部分可以相互直接接触。
(实施方式3)
以下，对实施方式3进行说明。另外，适当省略与上述的实施方式1或实施方式2重复的说明。
图6是表示实施方式3的电池3000的大致结构的剖视图。
实施方式3的电池3000除了上述实施方式1中的电池的结构以外，还具备下述结构。
即，实施方式3的电池3000还具备第2集电体520。
第2集电体520与第2被覆层300电连接。
在第2集电体520的表面配置有第2电极活性物质层720。
第2电极活性物质层720是包含第2电极活性物质的层。
第2被覆层300的至少一部分与第2电极活性物质层720接触。
根据以上的技术构成，能够使第2电极活性物质(即第2被覆层300)与第2集电体520之间的电连接更加良好。由此能够进一步降低内部电阻。因此，例如能够进一步减少高速率充放电时的能量损失。从而能够使电池进一步高输出化。
另外，第2电极活性物质层720可以是仅由第2电极活性物质构成的层。
或者，第2电极活性物质层720也可以包含第2电极活性物质并且包含导电助剂和粘结剂中的至少一者或两者。通过使用导电助剂能够降低电阻。通过使用粘结剂能够提高连接强度。
作为第2电极活性物质层720中所含的第2电极活性物质、导电助剂和粘结剂，可使用上述实施方式1中示出的各材料。
另外，第2电极活性物质层720中所含的材料和材料混合比，可以与第2被覆层300中所含的材料和材料混合比不同。
或者，第2电极活性物质层720中所含的材料和材料混合比，也可以与第2被覆层300中所含的材料和材料混合比相同。由此能够使第2电极活性物质层720与第2被覆层300之间的电连接更加良好。
另外，第2电极活性物质层720可以以膜状形成于第2集电体520的表面。
或者，第2电极活性物质层720也可以以岛状形成于第2集电体520的表面。此时，以岛状形成的第2电极活性物质层720可以相互电连接。例如，以岛状形成的第2电极活性物质层720的各自的一部分可以相互直接接触。
另外，第2电极活性物质层720的厚度既可以在第2集电体520的表面的整体区域中大致相同，也可以局部不同。
第2电极活性物质层720的厚度可以为0.1μm以上且1μm以下。
另外，在实施方式3的电池3000中，如图6所示，第2被覆层300的至少一部分可以被埋入第2电极活性物质层720。
根据以上的技术构成，能够提高第2电极活性物质(即第2被覆层300)与第2集电体520之间的密合性。因此，例如即使伴随电池的充放电发生活性物质的膨胀和收缩，也能够更稳定地保持结构。例如能够防止第2电极活性物质(即第2被覆层300)与第2集电体520的分离。因此能够进一步提高电池的可靠性(循环特性)。
并且，根据以上的技术构成，能够进一步增大第2被覆层300与第2电极活性物质层720之间的接触面积。因此能够使第2电极活性物质(即第2被覆层300)与第2集电体520之间的电连接更加良好。由此能够进一步降低内部电阻。因此，例如能够进一步减少高速率充放电时的能量损失。从而能够使电池进一步高输出化。
图9是表示实施方式3的电池3100的大致结构的剖视图。
实施方式3的电池3100除了具备上述实施方式1的电池的结构以外，还具备下述结构。
即，实施方式3的电池3100还具备第2集电体520。
第2集电体520与第2被覆层300电连接。
在第2集电体520的表面配置有第3电极活性物质层730。
第3电极活性物质层730是包含第3电极活性物质的层。并且，第3电极活性物质层730是不含第1电极活性物质和第2电极活性物质的层。
第2被覆层300的至少一部分与第3电极活性物质层730接触。
根据以上的技术构成，作为第2被覆层300中所含的第2电极活性物质可使用与第1被覆层200的电连接良好的(例如界面电阻小、或不生成副产物等的)材料，并且作为第3电极活物可使用与第2集电体520的电连接良好的(例如界面电阻小、或不生成副产物等的)材料。由此通过第3电极活性物质(即第3电极活性物质层730)能够使第2电极活性物质(即第2被覆层300)与第2集电体520之间的电连接更加良好。从而能够进一步降低内部电阻。因此，例如能够进一步减少高速率充放电时的能量损失。从而能够使电池进一步高输出化。
第3电极活性物质是与第1电极活性物质成为对电极、并且与第2电极活性物质成为同极的材料。
即，在第1电极活性物质为正极活性物质的情况下，第2电极活性物质和第3电极活性物质为负极活性物质。此时，第3电极活性物质可使用与第2电极活性物质不同的负极活性物质。
另一方面，在第1电极活性物质为负极活性物质的情况下，第2电极活性物质和第3电极活性物质为正极活性物质。此时，第3电极活性物质可使用与第2电极活性物质不同的正极活性物质。
另外，第3电极活性物质层730可以以膜状形成于第2集电体520的表面。
或者，第3电极活性物质层730也可以以岛状形成于第2集电体520的表面。此时，以岛状形成的第3电极活性物质层730可以相互电连接。例如，以岛状形成的第3电极活性物质层730的各自的一部分可以相互直接接触。
另外，第3电极活性物质层730的厚度既可以在第2集电体520的表面的整体范围中大致相同，也可以局部不同。
第3电极活性物质层730的厚度可以为0.1μm以上且1μm以下。
另外，在实施方式3的电池3100中，如图9所示，第2被覆层300的至少一部分可以被埋入第3电极活性物质层730。
根据以上的技术构成，通过第3电极活性物质层730能够提高第2被覆层300与第2集电体520之间的密合性。因此，例如即使伴随电池的充放电发生活性物质的膨胀和收缩，也能够更稳定地保持结构。例如能够防止第2被覆层300与第2集电体520的分离。因此能够进一步提高电池的可靠性(循环特性)。
并且，根据以上的技术构成，能够进一步增大第2被覆层300与第3电极活性物质层730之间的接触面积。因此能够使第2被覆层300与第3电极活性物质层730之间的电连接更加良好。由此能够进一步降低内部电阻。因此，例如能够进一步减少高速率充放电时的能量损失。从而能够使电池进一步高输出化。
(实施方式4)
以下对实施方式4进行说明。另外，适当省略与上述实施方式1、实施方式2或实施方式3重复的说明。
图7是表示实施方式4的电池4000的大致结构的剖视图。
实施方式4的电池4000是将上述实施方式2和实施方式3组合而成的结构。
即，在实施方式4的电池4000中，构成第1电极体100的多个第1电极活性物质粒子110中的至少一个接触(埋入)第1电极活性物质层710。
并且，第2被覆层300接触(埋入)第2电极活性物质层720。
并且，第1电极活性物质粒子110未接触的第1电极活性物质层710的表面，被包含固体电解质的固体电解质层600被覆。
根据以上的技术构成，能够使电池进一步高输出化。并且，能够进一步提高电池的可靠性(循环特性)。
[电池的制造方法]
以下，对实施方式1～4的电池的制造方法的一例进行说明。
图8是用于说明实施方式4的电池4000的制造方法的图。
图8所示的制造方法包括工序A、工序B、工序C、工序D、工序E和工序F。
工序A如图8(a)所示，是在第1集电体510的表面形成第1电极活性物质层710的工序。第1电极活性物质层710例如可以采用真空蒸镀法、化学气相生长法(CVD)、物理气相生长法(PVD)或溶胶-凝胶法，通过在第1集电体510的表面以膜状配置第1电极活性物质等材料而形成。
工序B是在工序A之后实施的工序。工序B如图8(b)所示，是在第1电极活性物质层710上堆积多个第1电极活性物质粒子110的工序。由此，形成由多个第1电极活性物质粒子110三维连续连接而成的多孔质状的第1电极体100。通过控制多个第1电极活性物质粒子110的堆积，能够适当调整多个第1电极活性物质粒子110的连结构造和空孔的大小等。
另外，第1电极活性物质粒子110包含硼酸锂作为粘结剂的情况下，可以在真空中或惰性气体气氛中以500℃进行热处理。
工序C是在工序B之后实施的工序。工序C如图8(c)所示，是在多个第1电极活性物质粒子110的表面形成第1被覆层200的工序。第1被覆层200例如可以采用CVD法或ALD法，通过在多个第1电极活性物质粒子110的表面以膜状配置固体电解质等材料而形成。
另外，在图8所示的一例中，通过工序C，在第1电极活性物质层710的表面形成固体电解质层600。但是，固体电解质层600的形成也可以通过其它工序实施。
工序D是在工序C之后实施的工序。工序D如图8(d)所示，是在第1被覆层200的表面形成第2被覆层300的工序。第2被覆层300例如可以采用CVD法或ALD法，通过在第1被覆层200的表面以膜状配置第2电极活性物质等材料而形成。
工序E是在工序D之后实施的工序。工序E如图8(e)所示，是形成第2电极活性物质层720的工序。第2电极活性物质层720例如可以通过涂布或堆积第2电极活性物质等材料而形成。
工序F是在工序E之后实施的工序。工序F如图8(f)所示，是在第2电极活性物质层720的表面形成第2集电体520的工序。例如，可以在第2电极活性物质层720上配置另外制作的第2集电体520。
另外，为了提高第2电极活性物质层720与第2集电体520之间的密合性，可以进行加热。
采用以上的制造方法可制作实施方式4的电池4000。
另外，通过不实施上述的工序A，可制作实施方式3的电池3000。
另外，通过不实施上述的工序E，可制作实施方式2的电池2000。
另外，通过不实施上述的工序A和工序E，可制作实施方式1的电池1000。
另外，上述的实施方式1～4的电池，例如可以以全固体锂二次电池(蓄电池)的形式而构成。即，可以使用在活性物质或固体电解质中包含锂的材料。由此，伴随正极活性物质和负极活性物质上的氧化还原反应，锂离子经由固体电解质层而在正极活性物质和负极活性物质之间移动。通过该移动，全固体锂离子二次电池进行充电和放电。
另外，上述的实施方式1～4的电池可构成为硬币型、圆筒型、方型、片型、纽扣型、扁平型、层叠型等各种形状的电池。
产业可利用性
本公开的电池例如可作为二次电池等利用。
附图标记说明
100 第1电极体
110 第1电极活性物质粒子
120 空孔
200 第1被覆层
300 第2被覆层
400 空隙
510 第1集电体
520 第2集电体
600 固体电解质层
710 第1电极活性物质层
720 第2电极活性物质层
730 第3电极活性物质层
1000 电池
2000 电池
3000 电池
3100 电池
4000 电池

Claims (11)

1.一种电池，
具备第1电极体、包含固体电解质的第1被覆层和包含第2电极活性物质的第2被覆层，
所述第1电极体是通过包含第1电极活性物质的多个第1电极活性物质粒子相互连结而形成的具有空孔的多孔质体，
所述第1被覆层被覆所述第1电极体的表面，
所述第2被覆层被覆所述第1被覆层的表面，
在被所述第1被覆层和所述第2被覆层被覆的所述第1电极体的所述空孔的位置存在空隙。
2.根据权利要求1所述的电池，
所述第1电极体具有通过多个所述第1电极活性物质粒子相互以网格状连结而形成的骨架。
3.根据权利要求1所述的电池，
所述空隙的宽度比位于所述空隙周围的所述第2被覆层的厚度大。
4.根据权利要求1所述的电池，
还具备与所述第1电极体电连接的第1集电体，
在所述第1集电体的表面配置有包含所述第1电极活性物质的第1电极活性物质层，
多个所述第1电极活性物质粒子中的至少一个与所述第1电极活性物质层接触。
5.根据权利要求4所述的电池，
多个所述第1电极活性物质粒子中的至少一个的至少一部分被埋入所述第1电极活性物质层。
6.根据权利要求4所述的电池，
所述第1电极活性物质粒子没有接触的所述第1电极活性物质层的表面被包含所述固体电解质的固体电解质层被覆。
7.根据权利要求1所述的电池，
还具备与所述第2被覆层电连接的第2集电体，
在所述第2集电体的表面配置有包含所述第2电极活性物质的第2电极活性物质层，
所述第2被覆层的至少一部分与所述第2电极活性物质层接触。
8.根据权利要求7所述的电池，
所述第2被覆层的至少一部分被埋入所述第2电极活性物质层。
9.根据权利要求1所述的电池，
还具备与所述第2被覆层电连接的第2集电体，
在所述第2集电体的表面配置有包含第3电极活性物质的第3电极活性物质层，
所述第3电极活性物质是与第2电极活性物质成为同极的材料，并且是与第2电极活性物质不同的材料，
所述第2被覆层的至少一部分与所述第3电极活性物质层接触。
10.根据权利要求9所述的电池，
所述第2被覆层的至少一部分被埋入所述第3电极活性物质层。
11.根据权利要求1所述的电池，
所述固体电解质是无机系固体电解质。
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