CN108336256A - 全固体电池 - Google Patents

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Abstract

提供全固体电池及其制造方法，抑制金属外装体内部的全固体电池元件移动而结果导致全固体电池劣化。一种全固体电池及其制造方法，具备：全固体电池元件，具有按照负极集电体层、负极活性物质层、固体电解质层、正极活性物质层及正极集电体层的顺序配置这些层的一个以上的单位电池；金属外装体，在至少一端具有开口部且收容有所述全固体电池元件；树脂密封体，密封所述开口部且与所述全固体电池元件的和所述开口部相对的面相接；以及负极集电体层突出部及正极集电体层突出部，从所述树脂密封体向与所述全固体电池元件相反的一侧突出，所述树脂密封体侵入到所述全固体电池元件的外周与所述金属外装体的内周之间的间隙的至少一部分，形成间隙填充体。

Description

全固体电池
技术领域
本公开涉及全固体电池及其制造方法。本公开特别涉及具备金属外装体的全固体电池及其制造方法。
背景技术
作为小型且具有高的能量密度的电池，使用锂离子电池。锂离子电池的用途被进一步扩大。另外，还要求锂离子电池的高性能化。
在专利文献1中公开了密闭型电化学设备。在该设备中还包括使用电解液的锂电池。该设备具备具有开口端的长方体形状的金属箱体和树脂盖体。为了防止电解液的泄漏，通过填缝密封来结合金属箱体和树脂盖体。
在锂离子电池中，将电解液置换为固体电解质的全固体电池也特别受到瞩目。其原因为，全固体电池由于代替以往的电解液而使用固体电解质，所以能够期待进一步提高能量密度。
例如，在专利文献2中，公开了用外装体覆盖使固体电解质位于正极与负极之间而成的全固体电池元件的全固体电池。该全固体电池的外装体由树脂构成。
另外，在专利文献3中公开了非水系的锂离子电池。该电池在金属外装体中收容有全固体电池元件。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2014-60138号公报
专利文献2：日本特开2000-106154号公报
专利文献3：日本特开平9-293535号公报
发明内容
全固体电池具有全固体电池元件，该全固体电池元件按照负极集电体层、负极活性物质层、固体电解质层、正极活性物质层以及正极集电体层的顺序具有这些层。在将该全固体电池元件收容到金属外装体时，由于振动等，有时全固体电池元件在金属外装体中移动。由此，发生短路，或者全固体电池元件的固定于金属外装体的部分破损。另外，负极活性物质层、固体电解质层以及正极活性物质层是压粉体而易碎，所以有时它们发生破损。由于短路、固定部分的破损以及活性物质层的破损，全固体电池劣化。
本发明人发现如下课题：在使用具备金属外装体的全固体电池的情况下，由于振动等，可能外装体内部的全固体电池元件移动而全固体电池劣化。
本公开的全固体电池及其制造方法是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种全固体电池及其制造方法，抑制金属外装体内部的全固体电池元件移动而结果导致全固体电池劣化。
本发明人为了实现上述目的，专心研究而完成了本公开的全固体电池及其制造方法。其要旨如下所述。
<1>一种全固体电池，具备：
全固体电池元件，具有一个以上的单位电池，该单位电池按照负极集电体层、负极活性物质层、固体电解质层、正极活性物质层及正极集电体层的顺序配置有这些层；
金属外装体，在至少一端具有开口部并且收容有所述全固体电池元件；
树脂密封体，对所述开口部进行密封，并且与所述全固体电池元件的和所述开口部相对的面相接；以及
负极集电体层突出部及正极集电体层突出部，从所述树脂密封体向与所述全固体电池元件相反的一侧突出，
所述树脂密封体侵入到所述全固体电池元件的外周与所述金属外装体的内周之间的间隙的至少一部分，形成间隙填充体。
<2>在<1>记载的全固体电池中，所述负极集电体层突出部以及所述正极集电体层突出部的长度分别是0.1～50.0mm。
<3>在<1>或者<2>项记载的全固体电池中，还具备与所述负极集电体层突出部连结的负极集电板、以及与所述正极集电体层突出部连结的正极集电板的至少任一个。
<4>在<1>～<3>项中的任意一项记载的全固体电池中，所述负极集电体层或者所述正极集电体层中的任一个接地于所述金属外装体。
<5>在<1>～<4>项中的任意一项记载的全固体电池中，所述全固体电池元件的最外层是负极集电体层或者正极集电体层中的任一个，所述最外层接地于所述金属外装体。
<6>在<1>～<5>项中的任意一项记载的全固体电池中，所述金属外装体在两端具有开口部。
<7>在<1>～<5>项中的任意一项记载的全固体电池中，所述金属外装体在一端具有开口部，在另一端具有底部，并且，
利用所述底部和所述树脂密封体形成残留间隙。
<8>在<1>～<7>项中的任意一项记载的全固体电池中，在所述树脂密封体的与所述全固体电池元件相反的一侧的端面还具备金属盖体。
<9>在<1>～<8>项中的任意一项记载的全固体电池中，所述树脂密封体包含环氧树脂以及丙烯酸类树脂的至少任一个。
<10>一种全固体电池的制造方法，包括：
将负极集电体层、负极活性物质层、固体电解质层、正极活性物质层及正极集电体层各自的前驱体按照该顺序配置一组以上，得到层叠体；
对所述层叠体在层叠方向上进行加压压缩，得到全固体电池元件；
准备在至少一端具有开口部的金属外装体；
在所述金属外装体的内部收容所述全固体电池元件；以及
从所述开口部向所述金属外装体的内部注入液体状的树脂并使其固化，形成树脂密封体、负极集电体层突出部及正极集电体层突出部以及间隙填充体，其中，
所述树脂密封体对所述开口部进行密封并与所述全固体电池元件的和所述开口部相对的面相接，
所述负极集电体层突出部及正极集电体层突出部从所述树脂密封体向与所述全固体电池元件相反的一侧突出，
在所述全固体电池元件的外周与所述金属外装体的内周之间的间隙的至少一部分形成与树脂封入部一体的所述间隙填充体。
<11>在<10>项记载的方法中，还包括以使所述负极集电体层突出部以及所述正极集电体层突出部的长度分别为0.1～50.0mm的方式切断所述负极集电体层突出部以及所述正极集电体层突出部。
<12>在<10>或者<11>项记载的方法中，还包括对所述负极集电体层突出部连结负极集电板、以及对所述正极集电体层突出部连结正极集电板中的至少任一个。
<13>在<10>～<12>项中的任意一项记载的方法中，所述金属外装体在两端具有开口部。
<14>在<10>～<13>项中的任意一项记载的方法中，还包括对所述树脂密封体连结金属盖体。
根据本公开的全固体电池及其制造方法，用树脂密封体密封金属外装体的开口部，在全固体电池元件的外周与金属外装体的内周之间的间隙的至少一部分形成树脂密封体的一部分侵入的间隙填充体。其结果，能够提供抑制全固体电池元件在金属外装体内移动，所以抑制全固体电池的劣化的全固体电池及其制造方法。
附图说明
图1是示出本公开的全固体电池的实施方式的一个例子的纵剖面图。
图2是示意地示出全固体电池元件中的负极集电体层和正极集电体层的配置的立体图。
图3是示出间隙填充部的长度与图1的实施方式不同的一个例子的纵剖面图。
图4是示出间隙填充部的长度与图1的实施方式不同的另一例子的纵剖面图。
图5是示出在全固体电池元件的外周与金属外装体的内周之间的全部间隙形成有间隙填充体的情况下的纵剖面图。
图6是示出连结负极集电体层突出部和负极集电板的一个例子的纵剖面图。
图7是示出连结负极集电体层突出部和负极集电板15的另一例子的纵剖面图。
图8是示出将正极集电体层接地于金属外装体的一个例子的纵剖面图。
图9是示出全固体电池元件的最外层是负极集电体层，将该最外层的面接地于金属外装体的内周的一个例子的纵剖面图。
图10是示出全固体电池具备金属盖体的一个例子的纵剖面图。
图11是示出金属外装体在两端具有开口部，不连结负极集电板以及正极集电板的一个例子的纵剖面图。
图12是示出金属外装体在两端具有开口部，连结正极集电板的一个例子的纵剖面图。
图13是示出金属外装体的端部的一部分开口的一个例子的纵剖面图。
图14是示出本公开的全固体电池的制造方法的各工序的说明图。
图15是说明以往的全固体电池中的负极集电体层突出部的接线的纵剖面图。
图16是说明在以往的全固体电池的负极集电体层突出部设置负极集电板时的状态的纵剖面图。
(符号说明)
10a、10b、10c、10d、10e：负极集电体层；14a、14b、14c、14d、14e：负极集电体层突出部；15：负极集电板；20a、20b、20c、20d、20e、20f：负极活性物质层；30a、30b、30c、30d：固体电解质层；40a、40b、40c、40d：正极活性物质层；50a、50b、50c、50d：正极集电体层；54a、54b、54c、54d：正极集电体层突出部；60a、60b、60c、60d：单位电池；70：全固体电池元件；71：全固体电池元件中的与开口部相对的面；72：全固体电池元件的外周；73：全固体电池元件中的与开口部相反的一侧的面；80：树脂密封体；90：金属外装体；91：开口部；92：金属外装体的内周；93：间隙；94：残留间隙(纵间隙)；95：间隙填充体；96：底部；97：金属盖体；100：本公开的全固体电池；510：集合电极；520：熔敷部；530：层压外装体；540：树脂密封；550：溅射痕。
具体实施方式
以下，详细说明本公开的全固体电池及其制造方法的实施方式。此外，本公开的全固体电池及其制造方法不限定于以下所示的实施方式。
(全固体电池)
图1是示出本公开的全固体电池的实施方式的一个例子的纵剖面图。
全固体电池100具备全固体电池元件70、金属外装体90以及树脂密封体80。以下，说明全固体电池元件70、金属外装体90以及树脂密封体80。
(全固体电池元件)
全固体电池元件70具有负极集电体层10a～10e、负极活性物质层20a～20f、固体电解质层30a～30d、正极活性物质层40a～40d以及正极集电体层50a～50d。
负极集电体层10a、负极活性物质层20a、固体电解质层30a、正极活性物质层40a以及正极集电体层50a分别按该顺序被配置，构成单位电池60a。负极集电体层10b～10d、负极活性物质层20b～20d、固体电解质层30b～30d、正极活性物质层40b～40d以及正极集电体层50b～50d也是同样的，构成单位电池60b～60d。
包括负极活性物质层20b的单位电池60b和包括负极活性物质层20c的单位电池60c共用负极集电体层10b、10c。包括正极活性物质层40a的单位电池60a和包括正极活性物质层40b的单位电池60b共用正极集电体50a、50b。包括正极活性物质层40c的单位电池60c和包括正极活性物质层40d的单位电池60d共用正极集电体50c、50d。
在图1所示的实施方式中，全固体电池元件70具备四个单位电池60a～60d，但不限于此。全固体电池元件70具有一个以上的单位电池即可。另外，全固体电池元件70的最外层、即负极活性物质层20e、20f也可以省略。
全固体电池元件70可以是层叠电池以及卷绕电池中的任意一个，可以是单极性以及双极性中的任意一个。另外，也可以将它们相互组合。
接下来，说明负极集电体层10a～10e、负极活性物质层20a～20f、固体电解质层30a～30d、正极活性物质层40a～40d以及正极集电体层50a～50d。
(负极集电体层)
作为构成负极集电体层10a～10e的材料，只要用该材料制作出的负极集电体层10a～10e作为全固体电池100的负极集电体层10a～10e发挥功能，则没有特别限定。例如，能够将各种金属、Ag、Cu、Au、Al、Ni、Fe、不锈钢或Ti等、或者它们的合金用作集电体层的材料。根据化学稳定性的观点，作为负极集电体层10a～10e，优选为Cu的负极集电体层10a～10e。另外，根据耐蚀性的观点，优选为不锈钢的负极集电体层10a～10e。
(负极活性物质层)
负极活性物质层20a～20f的原材料含有负极活性物质、以及任意的导电辅助剂、黏合剂、以及固体电解质。只要用这些原材料制作出的负极活性物质层20a～20f作为全固体电池100的负极活性物质层20a～20f发挥功能，则这些原材料能够选择下述材料。
作为负极活性物质，能够从可吸收以及释放金属离子(例如锂离子等)的物质选择，能够从石墨、硬碳等碳材料或Si、Si合金等硅材料、或者它们的组合选择。另外，能够从金属材料、例如铟、铝或锡、或者它们的组合选择。
作为导电辅助剂，能够从碳材料、例如VGCF(汽相生长法碳纤维：Vapor GrownCarbon Fiber)、乙炔黑、科琴黑或碳纳米管等、或者它们的组合选择。
作为黏合剂，能够从聚合物树脂、例如聚偏二氟乙烯(PVDF)、丁二烯橡胶(BR)或丁苯橡胶(SBR)等、或者它们的组合选择。
关于作为负极活性物质层20a～20f的原材料的固体电解质，能够使用关于固体电解质层30a～30d举出的材料。
(固体电解质层)
固体电解质层30a～30d的原材料含有固体电解质。作为固体电解质层30a～30d的原材料，只要用该原材料制作出的固体电解质层30a～30d作为全固体电池100的固体电解质层30a～30d发挥功能，则能够选择下述材料。
作为固体电解质层30a～30d的原材料，能够从可用作锂离子电池的固体电解质层的材料选择。具体而言，作为固体电解质层30a～30d的材料，能够从硫化物系非晶质固体电解质、例如Li2S-P2S5、Li2O·Li2S·P2S5、Li2S、P2S5、Li2S-SiS2、LiI-Li2S-SiS2、LiI-Li2S-P2S5、LiI-Li2S-P2O5、LiI-Li3PO4-P2S5等；或者氧化物系非晶质固体电解质、例如Li2O-B2O3-P2O5、Li2O-SiO2等；或者氧化物系晶质固体电解质、例如LiI、Li3N、Li5La3Ta2O12、Li7Zr2O12、Li6BaLa2Ta2O12、Li3PO(4-3/2w)Nw(w<1)等；或者硫化物系晶质固体电解质、例如Li7P3S11、Li3.25P0.75S4等玻璃陶瓷或Li3.24P0.24Ge0.76S4等thio-LiSiO系的晶体等；或者它们的组合选择。
(正极活性物质层)
正极活性物质层40a～40d的原材料含有正极活性物质以及任意的导电辅助剂、黏合剂、以及固体电解质。只要用这些原材料制作出的正极活性物质层40a～40d作为全固体电池100的正极活性物质层40a～40d发挥功能，则这些原材料能够选择下述材料。
作为正极活性物质，能够从包含从锰、钴、镍以及钛选择的至少一种迁移金属以及锂的金属氧化物、例如钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂或镍钴锰酸锂等、异种元素置换Li-Mn尖晶石、钛酸锂、磷酸金属锂、或者它们的组合选择。
正极活性物质也可以用具有锂离子电导性能并且即使与活性物质或者固体电解质接触也不流动的能够维持覆盖层的形态的物质覆盖。具体而言，正极活性物质也可以用例如LiNbO3、Li4Ti5O12、Li3PO4等覆盖。
作为正极活性物质层40a～40d的导电辅助剂以及黏合剂，能够使用关于负极活性物质层20a～20f举出的材料。另外，关于作为正极活性物质层40a～40d的原材料的固体电解质，能够使用关于固体电解质层30a～30d举出的材料。
(正极集电体层)
作为构成正极集电体层50a～50d的材料，只要用该材料制作出的正极集电体层50a～50d作为全固体电池100的正极集电体层50a～50d发挥功能，则没有特别限定，能够使用各种金属、例如Ag、Cu、Au、Al、Ni、Fe、不锈钢或Ti等、或者它们的合金的集电体层。根据化学稳定性的观点，作为正极集电体层50a～50d，优选为Al的集电体层。
(金属外装体)
如图1所示，金属外装体90在至少一端具有开口部91。全固体电池元件70收容于金属外装体90。在图1所示的实施方式中，金属外装体90在其一端具有开口部91，但不限于此。即，金属外装体90也可以在其两端具有开口部91。
金属外装体90是金属材料制即可。金属材料包含合金。作为用于金属外装体90的金属材料，可以举出铝、铝合金、钢及不锈钢、以及它们的组合。
金属外装体90既可以是对板材(除了箔)进行塑性加工等而得到的成形体，也可以是接合板材而得到的接合体，还可以是接合成形体和板材而得到的复合接合体。
金属外装体90具有在全固体电池100的通常使用时不变形的壁厚。作为金属外装体90的最小壁厚，既可以是0.5mm以上、1.0mm以上、1.5mm以上、2.0mm以上或者3.0mm以上，也可以是10.0mm以下、9.0mm以下、8.0mm以下、7.0mm以下或者6.0mm以下。
(树脂密封体)
如图1所示，树脂密封体80对金属外装体90的开口部91进行密封。另外，树脂密封体80与全固体电池元件70中的和开口部91相对的面71相接。树脂密封体80是通过从金属外装体90的开口部91注入树脂而形成的。因此，作为用于树脂密封体80的树脂，优选固化性树脂。作为固化性树脂，例如可以举出环氧树脂以及丙烯酸类树脂等。此外，树脂的注入也可以分成多次来进行，所以也可以使用多种树脂。例如，可以举出在最初的注入中使用环氧树脂，在其固化之后注入丙烯酸类树脂。
(负极集电体层突出部)
负极集电体层10a～10e的一端相比于负极活性物质层20a～20f、固体电解质层30a～30d以及正极活性物质层40a～40d，向金属外装体90的开口部91的方向突出。进而，负极集电体层10a～10e的一端从树脂密封体80向与全固体电池元件70相反的一侧突出，形成负极集电体层突出部14a～14e。负极集电体层10a～10e的一部分埋入到树脂密封体80，负极集电体层突出部14a～14e从树脂密封体80突出。
(正极集电体层突出部)
同样地，正极集电体层50a～50d的一端从负极活性物质层20a～20f、固体电解质层30a～30d以及正极活性物质层40a～40d向金属外装体90的开口部91的方向突出。进而，正极集电体层50a～50d的一端从树脂密封体80向与全固体电池元件70相反的一侧突出，形成正极集电体层突出部54a～54d。正极集电体层50a～50d的一部分埋入到树脂密封体80，正极集电体层突出部54a～54d从树脂密封体80突出。
在此，在图1中，描绘成正极集电体层突出部54a～54d未从树脂密封体80突出，这基于接下来的理由。图2是示意地示出全固体电池元件70中的负极集电体层10a～10c和正极集电体层50a～50c的配置的立体图。一体地示出一个单位电池的负极活性物质层、固体电解质层以及正极活性物质层。相互错开配置负极集电体层突出部14a～14d和正极集电体层突出部54a～54d，以使得负极集电体层突出部14a～14d和正极集电体层突出部54a～54d各自不短路。图1是示出图2的A-A剖面的图，所以正极集电体层突出部54a～54d未突出。但是，在图2的B-B剖面中，正极集电体层突出部54a～54d从树脂密封体80突出。
(间隙填充体)
如图1所示，树脂密封体80进而侵入到全固体电池元件70的外周72与金属外装体90的内周92之间的间隙93的至少一部分而形成间隙填充体95。利用该间隙填充体95来抑制全固体电池元件70在金属外装体90的内部移动。由此，能够抑制在全固体电池100中发生短路、或者全固体电池元件70的固定于金属外装体90的部分(未图示)破损。另外，能够抑制负极活性物质层20a～20f、固体电解质层30a～30d以及正极活性物质层40a～40d的破损。其结果，能够抑制全固体电池100的劣化。
接下来，说明间隙填充体95的方案。图3是示出间隙填充体95的长度与图1的实施方式不同的一个例子的纵剖面图。图4是示出间隙填充体的长度与图1的实施方式不同的另一例子的纵剖面图。如图1以及图3～4所示，间隙填充体95的长度是全固体电池元件70的最外层(在图1以及图3～4的情况下是负极活性物质层20f)中的、从间隙填充体95侧端面起的距离。图1以及图3～4示出间隙填充体95的长度分别是t1、t2以及t3的情况。
如果存在间隙填充体95，则即使其长度短，仍发挥间隙填充体95的功能。间隙填充体95的长度相对于全固体电池元件70的最外层的长度，优选为20％以上，更优选为50％以上，也可以是100％。间隙填充体95的长度相对于全固体电池元件70的最外层的长度为100％是指图4所示的情况。在全固体电池元件70的单位电池的层叠数多的情况下，间隙填充体95优选长。
图5是示出在全固体电池元件70的外周72与金属外装体90的内周92之间的全部间隙形成有间隙填充体95的情况下的纵剖面图。图5所示的方案根据全固体电池元件70在金属外装体90的内部不移动这样的观点是优良的方案。
如后所述，间隙填充体95是通过从金属外装体90的开口部91注入液状的树脂而形成的。因此，还有无法如图5所示在全固体电池元件70的外周72与金属外装体90的内周92之间的全部间隙形成间隙填充体95的情况。在这样的情况下，也可以如图4所示，使由金属外装体90的底部96、和全固体电池元件70中的与开口部91相反的一侧的面73形成的纵间隙94残留。
如图4的方案如下所述。金属外装体90在一端具有开口部91、在另一端具有底部96，并且通过底部96和树脂密封体80形成残留间隙94。
(间隙)
接下来，说明全固体电池元件70与金属外装体90之间的间隙93。在图1中，夸张地描绘了间隙93的厚度(全固体电池元件70的外周72和金属外装体90的内周92的距离)，但间隙93的厚度优选为0.5～10mm。
树脂密封体80是从开口部91注入液状的树脂并使该树脂固化而形成的。如果间隙93的厚度是0.5mm以上，则液状的树脂易于侵入到间隙93。根据液状的树脂侵入的观点，间隙93的厚度更优选为1.0mm以上，进一步优选为1.5mm以上。间隙93不对全固体电池100的功能作出贡献。只要液状的树脂侵入到间隙93，则间隙93优选尽可能薄。薄的间隙93对全固体电池100的小型化作出贡献。根据全固体电池的小型化的观点，间隙93的厚度更优选为5.0mm以下，进一步优选为3.0mm以下。此外，在间隙93的厚度根据部位而不同的情况下，优选将间隙93的厚度最小的部位设为上述范围。
(负极集电体层突出部以及正极集电体层突出部的接线)
负极集电体层突出部14a～14e分别集束成一个。正极集电体层突出部54a～54d也是同样的。
图15是说明以往的全固体电池中的负极集电体层突出部14a～14e的接线的纵剖面图。此外，在图15所示的以往的全固体电池900的构成要素中，与本公开的全固体电池100的构成要素相当的构成要素设为与图1等相同的符号。
图15的(a)是示出以往的全固体电池900的纵剖面的示意图。在将图15的(a)所示的以往的全固体电池900的负极集电体层突出部14a～14e接线于集合电极510时，成为图15的(b)所示那样。使负极集电体层突出部14a～14e成束，形成熔敷部520，接线于集合电极510。
图15的(c)是示出将图15的(b)所示的以往的全固体电池900收容于层压外装体530的状态的纵剖面图。图15的(d)是对图15的(b)所示的以往的全固体电池进行树脂密封540后的纵剖面图。如从图15的(c)以及图15的(d)可知，在使负极集电体层突出部14a～14e成束时，不仅需要空间，而且由于拉伸的力，负极集电体层突出部14a～14e易于断线。
图16是说明在以往的全固体电池900的负极集电体层突出部14a～14设置负极集电板15时的状态的纵剖面图。此外，在图16所示的以往的全固体电池900的构成要素中，与本公开的全固体电池100的构成要素相当的构成要素设为与图1等相同的符号。
图16的(a)是示出以往的全固体电池900的纵剖面的示意图。在想要在图16的(a)所示的以往的全固体电池900的负极集电体层突出部14a～14e设置负极集电板15时，如图16的(b)所示，在负极集电体层突出部14a～14e发生折弯。其原因为，负极集电体层突出部14a～14e是几十μm的铝箔或者铜箔等金属箔，其强度低。如果想要勉强地接合则发生溅射，如图16的(b)所示，留下溅射痕。
使用附图，从负极集电体层突出部14a～14e及正极集电体层突出部54a～54d的长度、以及负极集电板15及正极集电板55的设置的观点，说明在本公开的全固体电池100中不易发生这样的问题。
(负极集电体层突出部以及正极集电体层的长度、负极集电板以及正极集电板的连结)
图6是示出连结负极集电体层突出部14a～14e和负极集电板15的一个例子的纵剖面图。图6的(a)示出连结负极集电板15之前的状态。图6的(b)是示出连结了负极集电板15的状态的图。
如从图6的(a)可知，负极集电体层10a～10e是铜箔等金属箔，通过用树脂密封体80对负极集电体层10a～10e的一部分进行树脂掩埋，能够以某种程度固定负极集电体层10a～10e。另外，关于从树脂密封体80突出的负极集电体层突出部14a～14e，也如图6的(b)所示，能够将负极集电体层突出部14a～14e与负极集电板15连结。
例如，能够用树脂密封体80和负极集电板15夹入负极集电体层突出部14a～14e，用激光焊接或者电弧焊接等来接合负极集电体层突出部14a～14e和负极集电板15。
在图6的(b)所示的方案中，虽然负极集电体层突出部14a～14e被折返，但能够没问题地连结负极集电体层突出部14a～14e和负极集电板15。为了这样进行连结，负极集电体层突出部14a～14e的长度优选为50mm以下，更优选为30mm以下，进一步优选为10mm以下。
图7是示出连结负极集电体层突出部14a～14e和负极集电板15的另一例子的纵剖面图。图7的(a)示出连结负极集电板15之前的状态。图7的(b)示出将负极集电体层突出部14a～14e切断之后的状态。图7的(c)示出在将负极集电体层突出部14a～14e切断之后，连结了负极集电板15的状态。
如从图7的(b)以及图7的(c)可知，精度更高地连结了负极集电体层突出部14a～14e和负极集电板15。为了这样进行连结，负极集电体层突出部14a～14e的长度优选为20mm以下，更优选为10mm以下，进一步优选为3mm以下。在负极集电体层突出部14a～14e的长度过短时，由于负极集电板15的平面性，出现不与负极集电板15接触的负极集电体层突出部14a～14e。负极集电体层突出部14a～14e的长度优选为0.1mm以上，更优选为0.3mm以上。
在图6以及图7中，说明了负极集电体层突出部14a～14e，但如果使用图2的B-B剖面的图，则也能够同样地说明正极集电体层突出部54a～54d。根据这些，本公开的全固体电池100可以说易于进行所谓端面集电。
(负极集电体层或者正极集电体层向金属外装体的设置)
可以将负极集电体层10a～10e以及正极集电体层50a～50d中的任意集电体层接地于金属外装体90。
图8是示出对正极集电体层50a～50d接地的例子的纵剖面图。如从图8可知，正极集电体层50a～50d的端面与金属外装体90的底部96的内壁相接。在即便全固体电池元件70在金属外装体90的内部稍微移动时，正极集电体层50a～50d的端面和金属外装体90的底部96的内壁的接触也变差。在图8所示的方案中，利用使间隙填充体95侵入到全固体电池元件70的外周72与金属外装体90的内周92之间的全部间隙93的树脂密封体80，极力抑制金属外装体90的内部的全固体电池元件70的移动。
(全固体电池元件的最外层向金属外装体的接地)
也可以将全固体电池元件70的最外层接地于金属外装体90。此时，全固体电池元件70的最外层可以是负极集电体层10a～10e或者正极集电体层50a～50d中的任意的集电体层。由此，不会短路。
图9是示出全固体电池元件70的最外层是负极集电体层10a、10d，将该最外层的面接地于金属外装体90的内周92的例子的纵剖面图。在图9所示的方案中，在负极活性物质层20a与固体电解质层30a之间、和负极活性物质层20d与固体电解质层30d之间设置阶梯，从而形成间隙填充体95。另外，负极集电体层10a、10d与金属外装体90的内周92相接，所以树脂难以流入至金属外装体90的底部96，所以纵间隙94成为空隙。
(金属盖体)
图10是示出全固体电池100在树脂密封体80的与全固体电池元件70相反的一侧的端面还具备金属盖体97的一个例子的纵剖面图。正极集电体层50a～50d贯通金属盖体97，但是当然对贯通孔实施了绝缘。
通过具备热传导率高的金属盖体97，能够增加散热效果，抑制电池容量降低。另外，通过金属盖体97来抑制水分透过到电池内部。
(在两端具有开口部的金属外装体)
金属外装体90也可以在两端具有开口部。图11是示出金属外装体90在两端具有开口部91a、91b，不连结负极集电板以及正极集电板的一个例子的纵剖面图。图12是示出金属外装体90在两端具有开口部91a、91b，连结负极集电板15的一个例子的纵剖面图。
不论在图11以及图12中的哪一个方案的情况下，都从两方的开口部91a、91b注入液状的树脂。因此，易于在全固体电池元件70的外周72与金属外装体90的内周92之间的所有间隙93形成间隙填充体95，但不限于此，也可以在一部分残留间隙93。
通过使用在两端具有开口部91a、91b的金属外装体90，能够在长度方向两侧设置负极集电体层突出部14a～14e、正极集电体层突出部54a～54d。
(金属外装体的开口部)
关于金属外装体90的开口部91，也可以不是金属外装体90的端部的整个面开口。图13是示出金属外装体90的端部的一部分开口的一个例子的纵剖面图。
如图13所示，开口部91是金属外装体90的端部的一部分。在这样的情况下，负极集电体层突出部14a～14e以及正极集电体层突出部54a～54d的突出位置被限制。因此，树脂密封体80中的负极集电体层10a～10e以及正极集电体层50a～50d的布线易于变得复杂。
但是，通过使开口部91小，得到如与上述设置金属盖体97时相同的效果。即，通过增加热传导率高的部位，能够增加散热效果，抑制电池容量降低。另外，通过使开口部91小，抑制水分透过到电池内部。
(全固体电池的制造方法)
参照附图，说明全固体电池100的制造方法。图14是示出本公开的全固体电池的制造方法的各工序的说明图。
(前驱体的制作)
制作负极集电体层、负极活性物质层、固体电解质层、正极活性物质层以及正极集电体层各自的前驱体。如图14的(a)所示，对成为负极集电体层10a的金属箔，两面涂敷成为负极活性物质层20a、20f的负极活性物质。
如图14的(b)所示，对成为正极集电体层50a的金属箔，两面涂敷成为负极活性物质层20a、20b的负极活性物质之后，转印成为固体电解质层30a、30b的固体电解质。
如图14的(c)所示，将负极集电体层10a～10e、负极活性物质层20a～20f、固体电解质层30a～30d、正极活性物质层40a～40d以及正极集电体层50a～50d各自的前驱体按照该顺序配置一组以上，得到层叠体。
如图14的(d)所示，在层叠方向上对层叠体进行加压压缩，得到全固体电池元件70。加压力优选为300～500MPa。
如图14的(e)所示，准备在至少一端具有开口部91的金属外装体90，在金属外装体90的内部收容全固体电池元件70。
如图14的(f)所示，从开口部91向金属外装体90的内部注入液体状的树脂并使其固化。作为树脂，优选为固化型的树脂，可以举出环氧树脂以及丙烯酸类树脂。固化温度在环氧树脂的情况下优选为100～150℃。
这样得到如下。得到密封开口部91的树脂密封体80。树脂密封体80与全固体电池元件70的和开口部91相对的面71相接。得到负极集电体层突出部14～14e以及正极集电体层突出部54a～54d。它们从树脂密封体80向与全固体电池元件70相反的一侧突出。在全固体电池元件70的外周72与金属外装体90的内周92之间的间隙93的至少一部分得到与树脂密封体80一体的间隙填充体95。
除了这些以外，也可以适当地进行如下工序。也可以以使负极集电体层突出部14a～14e以及正极集电体层突出部54a～54d的长度分别为0.1～50.0mm的方式切断负极集电体层突出部14a～14e以及正极集电体层突出部54a～54d。
另外，既可以对负极集电体层突出部14a～14d连结负极集电板15，也可以对正极集电体层突出部54a～54d连结正极集电板55(未图示)。
金属外装体90也可以在两端具有开口部91。另外，也可以对树脂密封体80连结金属盖体97。

Claims (14)

1.一种全固体电池，具备：
全固体电池元件，具有一个以上的单位电池，该单位电池按照负极集电体层、负极活性物质层、固体电解质层、正极活性物质层及正极集电体层的顺序配置有这些层；
金属外装体，在至少一端具有开口部并且收容有所述全固体电池元件；
树脂密封体，对所述开口部进行密封，并且与所述全固体电池元件的和所述开口部相对的面相接；以及
负极集电体层突出部及正极集电体层突出部，从所述树脂密封体向与所述全固体电池元件相反的一侧突出，
所述树脂密封体侵入到所述全固体电池元件的外周与所述金属外装体的内周之间的间隙的至少一部分，形成间隙填充体。
2.根据权利要求1所述的全固体电池，其中，
所述负极集电体层突出部以及所述正极集电体层突出部的长度分别是0.1～50.0mm。
3.根据权利要求1或者2所述的全固体电池，其中，
所述全固体电池还具备与所述负极集电体层突出部连结的负极集电板、以及与所述正极集电体层突出部连结的正极集电板的至少任一个。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的全固体电池，其中，
所述负极集电体层或者所述正极集电体层中的任一个接地于所述金属外装体。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的全固体电池，其中，
所述全固体电池元件的最外层是负极集电体层或者正极集电体层中的任一个，所述最外层接地于所述金属外装体。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的全固体电池，其中，
所述金属外装体在两端具有开口部。
7.根据权利要求1～5中的任意一项所述的全固体电池，其中，
所述金属外装体在一端具有开口部，在另一端具有底部，并且，
利用所述底部和所述树脂密封体形成残留间隙。
8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的全固体电池，其中，
在所述树脂密封体的与所述全固体电池元件相反的一侧的端面还具备金属盖体。
9.根据权利要求1～8中的任意一项所述的全固体电池，其中，
所述树脂密封体包含环氧树脂以及丙烯酸类树脂的至少任一个。
10.一种全固体电池的制造方法，包括：
将负极集电体层、负极活性物质层、固体电解质层、正极活性物质层及正极集电体层各自的前驱体按照该顺序配置一组以上，得到层叠体；
对所述层叠体在层叠方向上进行加压压缩，得到全固体电池元件；
准备在至少一端具有开口部的金属外装体；
在所述金属外装体的内部收容所述全固体电池元件；以及
从所述开口部向所述金属外装体的内部注入液体状的树脂并使其固化，形成树脂密封体、负极集电体层突出部及正极集电体层突出部以及间隙填充体，其中，
所述树脂密封体对所述开口部进行密封并与所述全固体电池元件的和所述开口部相对的面相接，
所述负极集电体层突出部及正极集电体层突出部从所述树脂密封体向与所述全固体电池元件相反的一侧突出，
在所述全固体电池元件的外周与所述金属外装体的内周之间的间隙的至少一部分形成与树脂密封体一体的所述间隙填充体。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，
还包括以使所述负极集电体层突出部以及所述正极集电体层突出部的长度分别为0.1～50.0mm的方式切断所述负极集电体层突出部以及所述正极集电体层突出部。
12.根据权利要求10或者11所述的方法，其中，
还包括对所述负极集电体层突出部连结负极集电板、以及对所述正极集电体层突出部连结正极集电板中的至少任一个。
13.根据权利要求10～12中的任意一项所述的方法，其中，
所述金属外装体在两端具有开口部。
14.根据权利要求10～13中的任意一项所述的方法，其中，
还包括对所述树脂密封体连结金属盖体。
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