CN109755659B - 全固态电池 - Google Patents

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Abstract

一种全固态电池，具备短路电流分散体，使针刺时的短路电流分散体的短路电阻稳定化。一种全固态电池，通过将至少一个短路电流分散体和多个发电要素层叠而成，其中，在所述短路电流分散体中，层叠有第一集电体层、第二集电体层及设置于所述第一集电体层和所述第二集电体层之间的绝缘层，在所述发电要素中，层叠有正极集电体层、正极材料层、固体电解质层、负极材料层及负极集电体层，所述第一集电体层与所述正极集电体层电连接，所述第二集电体层与所述负极集电体层电连接，多个所述发电要素彼此电并联连接，所述短路电流分散体的所述第一集电体层及所述第二集电体层中的、至少配置于在针刺试验中针刺方向的刺入侧的集电体层由多个金属箔构成。

Description

全固态电池
技术领域
本申请公开全固态电池。
背景技术
在专利文献1中，公开了具备在层叠电极群的外侧隔着绝缘体配置两张金属板而成的短路形成兼散热促进单元的层叠型聚合物电解质电池。根据专利文献1公开的电池，可认为，在电池的针刺试验时等电极彼此短路了的情况下，通过使短路电流流动于短路形成兼散热促进单元，能够减少发电要素的电压，且能够使由该单元等产生的热向外部顺利地散热。在专利文献2～4中也公开了用于抑制针刺等的电池的内部短路所导致的热的产生的各种技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-068156号公报
专利文献2：日本专利第6027262号公报
专利文献3：日本特开2015-072835号公报
专利文献4：日本特开2015-018710号公报
发明内容
发明要解决的问题
在将多个发电要素层叠且电并联连接的全固态电池中，当通过针刺试验使发电要素短路时，电子会从一部分的发电要素向其他的发电要素流入(以下，有时将其称为“环流电流”。)，会产生一部分的发电要素的温度局部地上升这一课题。可认为，针对这样的课题，通过另外于发电要素而设置短路电流分散体，在针刺试验中使一部分的发电要素和短路电流分散体都短路，使来自短路电阻大的发电要素的环流电流不仅向短路电阻小的发电要素，还向短路电阻小的短路电流分散体分散，能够防止仅一部分的发电要素的温度局部地上升(图9)。
短路电流分散体可以由第一集电体层、第二集电体层及设置于它们之间的绝缘层构成。例如，可以如专利文献1、2公开那样使用各种树脂来构成绝缘层的结构。或者，可以如专利文献2公开那样使用陶瓷材料、电池用分隔件来构成绝缘层。或者，也可以如专利文献3公开那样利用薄的绝缘覆膜来覆盖集电体层的表面。另一方面，作为第一集电体层和第二集电体层，可以由如专利文献1～4公开那样的金属箔来构成。由此，可认为，通常使用时能够利用绝缘层来使第一集电体层与第二集电体层绝缘，针刺时能够使第一集电体层与第二集电体层接触来使短路电流分散体短路。
然而，本发明人碰到了如下的新的课题，即：在挪用专利文献1～4公开的技术而构成了短路电流分散体的情况下，针刺时，短路电流分散体的短路电阻有时不稳定。若短路电流分散体的短路电阻不稳定，则无法使上述的环流电流向短路电流分散体高效地分散，有可能无法抑制发电要素的焦耳发热。
用于解决问题的手段
本申请，作为用于解决上述课题的技术方案之一，公开一种全固态电池，通过将至少一个短路电流分散体和多个发电要素层叠而成，其中，在所述短路电流分散体中，层叠有第一集电体层、第二集电体层及设置于所述第一集电体层和所述第二集电体层之间的绝缘层，在所述发电要素中，层叠有正极集电体层、正极材料层、固体电解质层、负极材料层及负极集电体层，所述第一集电体层与所述正极集电体层电连接，所述第二集电体层与所述负极集电体层电连接，多个所述发电要素彼此电并联连接，在所述第一集电体层及所述第二集电体层中的、至少配置于在针刺试验中针被刺入的一侧的集电体层中，沿着所述第一集电体层、所述绝缘层及所述第二集电体层的层叠方向层叠有多个金属箔。
“针被刺入的一侧”是指针刺试验的针刺完成后的针头侧(针刺方向上游侧)。相对于此，“针被刺出的一侧”是指针刺试验的针刺完成后的针顶端侧(针刺方向下游侧)。
“…在集电体层中，…层叠有多个金属箔”例如除了多张金属箔重叠的形态之外，也可以是通过一张金属箔被折叠而在截面形状中多个金属箔层叠那样的形态。
在本公开的全固态电池中，优选的是，所述短路电流分散体层叠于比所述多个发电要素靠外侧处，在所述第一集电体层及所述第二集电体层中的、至少配置于外侧的集电体层中，沿着所述第一集电体层、所述绝缘层及所述第二集电体层的层叠方向层叠有多个金属箔。
在本公开的全固态电池中，优选的是，所述发电要素中的所述正极集电体层、所述正极材料层、所述固体电解质层、所述负极材料层和所述负极集电体层的层叠方向、多个所述发电要素的层叠方向、所述短路电流分散体中的所述第一集电体层、所述绝缘层和所述第二集电体层的层叠方向、以及所述短路电流分散体和多个所述发电要素的层叠方向为相同的方向。
在本公开的全固态电池中，优选的是，所述多个金属箔的每一张的厚度为9μm以上且15μm以下。
在本公开的全固态电池中，优选的是，所述多个金属箔的每一张的厚度为9μm以上且15μm以下，所述多个金属箔的张数为4张以上且7张以下。
发明效果
根据本发明人的见解，在挪用专利文献1～4公开的技术而构成了短路电流分散体的情况下，在向该短路电流分散体的针刺时，第一集电体层与第二集电体层的接触不被稳定地保持，由此，短路电阻变得不稳定。可认为，之所以在向短路电流分散体的针刺时第一集电体层与第二集电体层的接触不被稳定地保持，是因为，由于焦耳发热而集电体层溶断，或者，由于伴随于针的行进的集电体层的历时的变形而集电体层间的连接被解除了等。为了在向短路电流分散体的针刺时稳定地保持第一集电体层与第二集电体层的接触，可以说，提高在针刺时第一集电体层与第二集电体层接触的概率、使第一集电体层与第二集电体层的接触面积增大是有效的。
在本公开的全固态电池中，在构成短路电流分散体的第一集电体层及第二集电体层中的、在针刺试验中针被刺入的一侧的集电体层中，层叠有多个金属箔。在该情况下，在向短路电流分散体的针刺时，一方的集电体层的多个金属箔朝向另一方的集电体层分别突出，容易由一方的集电体层和另一方的集电体层形成多个接触点及接触面。即，根据本公开的全固态电池，在向短路电流分散体的针刺时，第一集电体层与第二集电体层的接触性提高，能够使短路电流分散体的短路电阻稳定。
附图说明
图1是用于说明全固态电池100的层结构的概略图。
图2是用于说明短路电流分散体10的层结构的概略图。(A)是外观立体图，(B)是IIB-IIB剖视图。
图3是用于说明发电要素20的层结构的概略图。(A)是外观立体图，(B)是IIIB-IIIB剖视图。
图4是用于说明对短路电流分散体的针刺试验方法的概略图。
图5是关于比较例1，确认到了针刺试验中的短路电流分散体的短路电阻的稳定性的结果。
图6是用于说明实施例1的短路电流分散体的结构的概略图。
图7是用于说明比较例2的短路电流分散体的结构的概略图。
图8是关于实施例1及比较例2，确认到了针刺试验中的短路电流分散体的短路电阻的稳定性的结果。
图9是用于对在发电要素并联连接的全固态电池中在针刺时产生的环流电流等进行说明的概略图。
具体实施方式
1.全固态电池100
在图1中概略性地示出全固态电池100的层结构。在图1中，为了方便说明，省略了集电体层彼此(集电极耳彼此)的连接部分、电池壳体等而示出。在图2中概略性地示出构成全固态电池100的短路电流分散体10的层结构。图2(A)是外观立体图，图2(B)是IIB-IIB剖视图。在图3中概略性地示出构成全固态电池100的发电要素20的层结构。图3(A)是外观立体图，图3(B)是IIIB-IIIB剖视图。
如图1～3所示，全固态电池100通过至少一个短路电流分散体10和多个发电要素20(发电要素20a及20b)层叠而成。在短路电流分散体10中，层叠有第一集电体层11、第二集电体层12及设置于第一集电体层11和第二集电体层12之间的绝缘层13。在发电要素20a及20b中，层叠有正极集电体层21、正极材料层22、固体电解质层23、负极材料层24及负极集电体层25。在全固态电池100中，第一集电体层11与正极集电体层21电连接，第二集电体层12与负极集电体层25电连接，多个发电要素彼此电并联连接。在此，在全固态电池100中，在以下方面具有特征，即：在短路电流分散体10的第一集电体层11及第二集电体层12中的、至少配置于在针刺试验中针被刺入的一侧的集电体层(在图1中，第一集电体层11相当于此)中，沿着第一集电体层11、绝缘层13及第二集电体层12的层叠方向而层叠有多个金属箔。
1.1.短路电流分散体10
短路电流分散体10具备第一集电体层11、第二集电体层12及设置于第一集电体层11和第二集电体层12之间的绝缘层13。具备这样的结构的短路电流分散体10，在电池的通常使用时，第一集电体层11与第二集电体层12由绝缘层13合适地绝缘，另一方面，在针刺时，第一集电体层11与第二集电体层12接触而电阻变小。
1.1.1.配置于在针刺试验中针被刺入的一侧的集电体层
首先，对本申请中所说的“配置于在针刺试验中针被刺入的一侧的集电体层”进行说明。在全固态电池中，在短路电流分散体介于多个发电要素之间而层叠的情况下(即，由发电要素与发电要素夹着短路电流分散体的情况下)，关于短路电流分散体的第一集电体层及第二集电体层的任一方，都有可能成为“配置于在针刺试验中针被刺入的一侧的集电体层”。因而，在该情况下，优选第一集电体层及第二集电体层的双方均由多个金属箔构成。
另一方面，如图1所示，在短路电流分散体10层叠于比多个发电要素20靠外侧处的情况下，短路电流分散体10的第一集电体层11及第二集电体层12中的配置于外侧的集电体层成为“配置于在针刺试验中针被刺入的一侧的集电体层”。因此，在该情况下，在短路电流分散体10的第一集电体层11及第二集电体层12中的、至少配置于外侧的集电体层(在图1中，第一集电体层11相当于此)中，优选的是，沿着第一集电体层11、绝缘层13及第二集电体层12的层叠方向而层叠有多个金属箔。
在全固态电池100中，配置于在针刺试验时针被刺入的一侧的第一集电体层11由多个金属箔构成。作为构成该金属箔的金属，可以举出Cu、Ni、Al、Fe、Ti、Zn、Co、Cr、Au、Pt、不锈钢等。金属箔也可以在其表面具有用于调整接触电阻的某些层。
在第一集电体层11中，每一张金属箔的厚度没有特别限定，作为金属箔，是一般的厚度即可，但是，从发挥更显著的效果的观点出发，优选的是，使每一张金属箔的厚度为1μm以上且90μm以下。下限更优选的是7μm以上，进而优选的是9μm以上，上限更优选的是20μm以下，进而优选的是15μm以下。
在第一集电体层11中，层整体的厚度没有特别限定。可认为，在考虑了电池的体积能量密度等的情况下，优选使第一集电体层11的厚度尽可能薄，另一方面，从使针刺时的短路电流分散体10的短路电阻进一步稳定化的观点出发，优选使第一集电体层11的厚度尽可能厚。例如，优选使第一集电体层11的层整体的厚度为20μm以上且2mm以下。下限更优选为30μm以上，进而优选为36μm以上，上限更优选为0.2mm以下，进而优选为105μm以下。
在第一集电体层11中，金属箔的张数没有特别限定。从发挥更显著的效果的观点出发，例如，优选使金属箔的张数为2张以上且200张以下。下限更优选为4张以上，上限更优选为20张以下，进而优选为7张以下。
如图2所示，第一集电体层11具备集电极耳11a，优选经由该集电极耳11a而电连接于发电要素20的正极集电体层21。集电极耳11a既可以是与第一集电体层11相同的材质，也可以是不同的材质。
1.1.2.配置于在针刺试验中针被刺出的一侧的集电体层
在全固态电池100中，配置于在针刺试验中针被刺出的一侧的第二集电体层12由金属箔、金属网等构成即可。尤其优选金属箔。作为构成第二集电体层12的金属，可以举出Cu、Ni、Al、Fe、Ti、Zn、Co、Cr、Au、Pt、不锈钢等。第二集电体层12也可以在其表面具有用于调整接触电阻的某些层。
第二集电体层12的厚度没有特别限定。例如优选为0.1μm以上且1mm以下，更优选为1μm以上且100μm以下。在使第二集电体层12的厚度处于这样的范围的情况下，针刺时，能够使第一集电体层11与第二集电体层12互相更合适地接触，能够使短路电流分散体10更合适地短路。
如图2所示，第二集电体层12具备集电极耳12a，优选经由该集电极耳12a而电连接于发电要素20的负极集电体层25。集电极耳12a既可以是与第二集电体层12相同的材质，也可以是不同的材质。
此外，在本公开的全固态电池中，短路电流分散体10的第一集电体层11及第二集电体层12中的、至少配置于在针刺试验中针被刺入的一侧的集电体层由多个金属箔构成即可。因此，除了上述那样的、仅第一集电体层11由多个金属箔构成的形态之外，也可以设为第一集电体层11及第二集电体层12的双方由多个金属箔构成的形态。
1.1.3.绝缘层13
在全固态电池100中，绝缘层13在电池的通常使用时使第一集电体层11与第二集电体层12绝缘即可。绝缘层13既可以是由有机材料构成的绝缘层，也可以说由无机材料构成的绝缘层，还可以是有机材料与无机材料混合存在的绝缘层。尤其选用由有机材料构成的绝缘层。这是因为，从如下观点出发是有利的，即：与由无机材料构成的绝缘层相比较，由有机材料构成的绝缘层在通常使用时由破裂导致的短路发生概率低。
作为可构成绝缘层13的有机材料可以举出各种树脂。例如，是各种热塑性树脂或各种热固性树脂。尤其优选聚酰亚胺，聚酰胺酰亚胺，聚醚醚酮，聚苯硫醚等超级工程塑料。通常，热固性树脂与热塑性树脂相比热稳定性高，且硬质而脆。即，在由热固性树脂构成了绝缘层13的情况下，在进行了短路电流分散体10的针刺时，绝缘层13容易断裂，能够抑制绝缘层13跟随第一集电体层11或第二集电体层12的变形，能够使第一集电体层11与第二集电体层12更容易地接触。另外，即使绝缘层13的温度上升，也能够抑制热分解。从该观点出发，绝缘层13优选由热固性树脂片构成，更优选由热固性聚酰亚胺树脂片构成。
作为可构成绝缘层13的无机材料可以举出各种陶瓷。例如，是无机氧化物。此外，也可以由在表面具有氧化物覆膜的金属箔构成绝缘层13。例如，通过利用铝阳极化处理在铝箔的表面形成阳极氧化覆膜，从而得到在表面具有氧化铝覆膜作为绝缘层的铝箔。在该情况下，氧化铝覆膜的厚度优选为0.01μm以上且5μm以下。下限更优选为0.1μm以上，上限更优选为1μm以下。
绝缘层13的厚度没有特别限定。例如优选为0.1μm以上且1mm以下，更优选为1μm以上且100μm以下。在使绝缘层13的厚度处于这样的范围的情况下，电池的通常使用时，能够使第一集电体层11与第二集电体层12更合适地绝缘，并且，能够利用针刺等外部应力所引起的变形使第一集电体层11与第二集电体层12更合适地导通，能够使短路电流分散体10短路。
1.2.发电要素20(20a、20b)
在全固态电池100中，发电要素20a及20b分别由正极集电体层21、正极材料层22、固体电解质层23、负极材料层24及负极集电体层25层叠而成。即，发电要素20a及20b分别能够作为单电池而发挥功能。
1.2.1.正极集电体层21
正极集电体层21由金属箔、金属网等构成即可。尤其优选金属箔。作为构成正极集电体层21的金属，可以举出Ni、Cr、Au、Pt、Al、Fe、Ti、Zn、不锈钢等。正极集电体层21也可以在其表面具有用于调整接触电阻的某些涂层。例如，是包含导电材料和树脂的涂层等。正极集电体层21的厚度没有特别限定。例如优选为0.1μm以上且1mm以下，更优选为1μm以上且100μm以下。
如图3所示，正极集电体层21优选在外缘的一部分具备正极集电极耳21a。利用极耳21a，能够将第一集电体层11与正极集电体层21容易地电连接，并且能够将正极集电体层21彼此容易地电并联连接。
1.2.2.正极材料层22
正极材料层22是至少包含活性物质的层，可以除了活性物质之外还任意地包含固体电解质、粘合剂及导电助剂等。活性物质使用公知的活性物质即可。可以选择公知的活性物质中的、吸藏放出规定的离子的电位(充放电电位)不同的的两个物质，使用呈现出高的电位的物质作为正极活性物质，使用呈现出低的电位的物质作为后述的负极活性物质。例如，在构成锂离子电池的情况下，作为正极活性物质可以使用钴酸锂、镍酸锂，LiNi1/3Co1/ 3Mn1/3O2、锰酸锂、尖晶石系锂化合物等各种锂含有复合氧化物。正极活性物质也可以表面由铌酸锂层、钛酸锂层、磷酸锂层等氧化物层包覆。正极材料层22可包含的固体电解质优选为无机固体电解质。这是因为，与有机聚合物电解质相比较，离子传导度高。另外，这是因为，与有机聚合物电解质相比较，耐热性优异。而且，可认为，这是因为，与有机聚合物电解质相比较，在针刺时对发电要素20施加的压力成为高压，本公开的全固态电池100的效果显著。作为优选的无机固体电解质，例如，可以例示镧锆酸锂、LiPON、Li1+XAlXGe2-X(PO4)3、Li-SiO系玻璃、Li-Al-S-O系玻璃等氧化物固体电解质、Li2S-P2S5、Li2S-SiS2、LiI-Li2S-SiS2、LiI-Si2S-P2S5、LiI-LiBr-Li2S-P2S5、LiI-Li2S-P2S5、LiI-Li2S-P2O5、LiI-Li3PO4-P2S5、Li2S-P2S5-GeS2等硫化物固体电解质。尤其更优选包含Li2S-P2S5的硫化物固体电解质，进而优选包含50摩尔％以上的Li2S-P2S5的硫化物固体电解质。作为正极材料层22可包含的粘合剂，例如，可以举出丁二烯橡胶(BR)、丙烯酸丁二烯橡胶(ABR)、聚偏氟乙烯(PVdF)等。作为正极材料层22可包含的导电助剂，可以举出乙炔黑、科琴黑等碳材料、镍、铝、不锈钢等金属材料。正极材料层22中的各成分的含有量与以往同样即可。正极材料层22的形状也与以往同样即可。尤其是，从能够容易地构成全固态电池100的观点出发，优选片状的正极材料层22。在该情况下，正极材料层22的厚度例如优选为0.1μm以上且1mm以下，更优选为1μm以上且150μm以下。
1.2.3.固体电解质层23
固体电解质层23是至少包含固体电解质的层，可以除了固体电解质之外，还任意地包含粘合剂。固体电解质优选上述的无机固体电解质。粘合剂可以从作为正极材料层22所使用的材料而例示出的各种粘合剂中适当选择来使用。固体电解质层23中的各成分的含有量与以往同样即可。固体电解质层23的形状也与以往同样即可。尤其是，从容易地构成全固态电池100的观点出发，优选片状的固体电解质层23。在该情况下，固体电解质层23的厚度例如优选为0.1μm以上且1mm以下，更优选为1μm以上且100μm以下。
1.2.4.负极材料层24
负极材料层24是至少包含活性物质的层，可以除了活性物质之外，还任意地包含固体电解质、粘合剂及导电助剂等。活性物质使用公知的活性物质即可。可以选择公知的活性物质中的、吸藏放出规定的离子的电位(充放电电位)不同的两个物质，使用呈现出高的电位的物质作为上述的正极活性物质，使用呈现出低的电位的物质作为负极活性物质。例如，在构成锂离子电池的情况下，作为负极活性物质，可以使用Si、Si合金、石墨、硬碳等碳材料、钛酸锂等各种氧化物、金属锂、锂合金等。固体电解质、粘合剂及导电助剂可以从作为正极材料层22中所使用的材料而例示出的材料中适当选择来使用。负极材料层24中的各成分的含有量与以往同样即可。负极材料层24的形状也与以往同样即可。尤其是，从容易地构成全固态电池100的观点出发，优选片状的负极材料层24。在该情况下，负极材料层24的厚度例如优选为0.1μm以上且1mm以下，更优选为1μm以上且100μm以下。不过，优选将负极材料层24的厚度决定为，负极的容量比正极的容量大。
1.2.5.负极集电体层25
负极集电体层25由金属箔、金属网等构成即可。尤其优选金属箔。作为构成负极集电体层25的金属，可以举出Cu、Ni、Fe、Ti、Co、Zn、不锈钢等。负极集电体层25也可以在其表面具有用于调整接触电阻的某些涂层。例如，是包含导电材料和树脂的涂层等。负极集电体层25的厚度没有特别限定。负极集电体25的厚度没有特别限定。例如优选为0.1μm以上且1mm以下，更优选1μm以上且100μm以下。
如图3所示，负极集电体层25优选在外缘的一部分具备负极集电极耳25a。利用极耳25a，能够使第二集电体层12与负极集电体层25容易地电连接，并且，能够使负极集电体层25彼此容易地电并联连接。
1.3.短路电流分散体及发电要素的配置、连接形态
1.3.1.发电要素的配置
在全固态电池100中，发电要素20a及20b的层叠数没有特别限定，根据作为目的的电池的输出，适当决定即可。在该情况下，既可以是多个发电要素20以互相直接接触的方式层叠，也可以是多个发电要素20隔着某些层(例如绝缘层)、间隔(空气层)而层叠。从使电池的输出密度提高的观点出发，优选如图1所示，多个发电要素20以互相直接接触的方式层叠。另外，优选如图1、3所示，两个发电要素20a、20b共用负极集电体25。通过这样做，电池的输出密度进一步提高。而且，优选如图1所示，在全固态电池100中，使多个发电要素20的层叠方向与发电要素20中的各层21～25的层叠方向一致。通过这样做，层叠电池100的束缚变得容易，电池的输出密度进一步提高。
1.3.2.发电要素彼此的电连接
在全固态电池100中，多个发电要素彼此电并联连接。在这样并联连接的发电要素中，在一个发电要素短路了的情况下，电子会集中地从其他的发电要素向该一个发电要素流入。即，在电池短路时焦耳发热容易变大。换言之，在具备这样并联连接的多个发电要素20的全固态电池100中，通过设置短路电流分散体10所带来的效果更显著。作为用于将发电要素彼此电连接的部件，使用以往公知的部件即可。例如，可以如上述那样，在正极集电体层21设置正极集电极耳21a，在负极集电体层25设置负极集电极耳25a，经由该极耳21a、25a将发电要素20彼此电并联连接。
1.3.3.短路电流分散体与发电要素的电连接
在全固态电池100中，短路电流分散体10的第一集电体层11与发电要素20的正极集电体层21电连接，短路电流分散体10的第二集电体层12与发电要素20的负极集电体层25电连接。这样，通过将短路电流分散体10与多个发电要素20电连接，例如，在短路电流分散体10及一部分的发电要素(例如，发电要素20a)的短路时，能够使来自其他的发电要素(例如发电要素20b)的环流电流向短路电流分散体10分散。作为用于将短路电流分散体10与发电要素20电连接的部件，使用以往公知的部件即可。例如，可以如上述那样，在第一集电体层11设置第一集电极耳11a，在第二集电体层12设置第二集电极耳12a，经由该极耳11a、12a将短路电流分散体10与发电要素20电连接。
1.3.4.短路电流分散体与发电要素的位置关系
短路电流分散体10与多个发电要素20互相层叠即可。在该情况下，既可以将短路电流分散体10与多个发电要素20直接层叠，也可以在能够解决上述的课题的范围内隔着其他的层(绝缘层、断热层等)而间接地层叠。另外，短路电流分散体10既可以如上述那样层叠于比多个发电要素20靠外侧处，也可以层叠于多个发电要素20之间，还可以层叠于多个发电要素20的外侧和多个发电要素20之间的双方。尤其是，如图1所示，在将短路电流分散体10与多个发电要素20层叠了的情况下，优选短路电流分散体10设置于比多个发电要素20靠外侧处，更优选短路电流分散体10至少设置于比多个发电要素20靠层叠方向(多个发电要素20中的各层的层叠方向)外侧处。由此，针刺时，短路电流分散体10比发电要素20a等先短路，能够从发电要素20a等向短路电流分散体10产生环流电流，进而，能够抑制发电要素20a等的内部的发热。
容易发生针刺所导致的电池的短路，是针从发电要素20a的正极集电体层21朝向负极集电体层25(或者，从负极集电体层25朝向正极集电体层21)刺的情况。针对这一点，在全固态电池100中，优选针刺方向与各层的层叠方向一致。更具体而言，优选如图1所示，发电要素20a、20b中的正极集电体层21、正极材料层22、固体电解质层23、负极材料层24及负极集电体层25的层叠方向、多个发电要素20的层叠方向、短路电流分散体10中的第一集电体层11、绝缘层13及第二集电体层12的层叠方向、以及短路电流分散体10与多个发电要素20的层叠方向为相同的方向。
1.3.5.短路电流分散体与发电要素的大小的关系
在全固态电池100中，通过短路电流分散体10覆盖发电要素20的尽可能多的部分，在针刺时，容易使短路电流分散体10比多个发电要素20先短路。从这一观点出发，例如，优选在全固态电池100中，在从短路电流分散体10与多个发电要素20的层叠方向观察时，短路电流分散体10的外缘存在于比多个发电要素20的外缘靠外侧处。或者，优选在多个发电要素20的层叠方向和各层21～25的层叠方向相同的情况下，在从短路电流分散体10与多个发电要素20的层叠方向观察时，短路电流分散体10的外缘存在于比正极材料层22、电解质层23及负极材料层24的外缘靠外侧处。不过，在该情况下，使短路电流分散体10的第一集电体层11与发电要素20的负极集电体层25不会短路。即，在短路电流分散体10与发电要素20之间设置绝缘体等，使得即使增大短路电流分散体10，也能够防止短路电流分散体10与发电要素20的短路。
另一方面，从使电池的能量密度更高的观点及能够容易地防止短路电流分散体10与发电要素20的短路的观点出发，也可以使短路电流分散体10尽可能小。即，从这一观点出发，优选在全固态电池100中，从短路电流分散体10与多个发电要素20的层叠方向观察时，短路电流分散体10的外缘存在于比发电要素20的外缘靠内侧处。或者，优选在多个发电要素20的层叠方向与发电要素20中的各层21～25的层叠方向相同的情况下，在从短路电流分散体10与多个发电要素20的层叠方向观察时，短路电流分散体10的外缘存在于比正极材料层22、固体电解质层23及负极材料层24的外缘靠内侧处。
如以上所述，在全固态电池100中，在针刺所引起的短路电流分散体10及一部分的发电要素(例如，发电要素20a)的短路时，能够使来自其他的发电要素(例如发电要素20b)的环流电流向短路电流分散体10分散。在此，在全固态电池100中，短路电流分散体10的第一集电体层11及第二集电体层12中的、至少配置于在针刺试验中针被刺入的一侧的集电体层由多个金属箔构成。由此，能够在针刺试验时使短路电流分散体10的短路电阻稳定。
另外，在全固态电池100的短路电流分散体10中，通过由多个金属箔构成第一集电体层11，也能够期待使短路电流分散体10的热容量增大的效果。即，可认为，即使在针刺时大的电流流入短路电流分散体10，也能够抑制短路电流分散体10的发热，能够抑制发电要素20所包含的电池材料的劣化等。
2.全固态电池的制造方法
短路电流分散体10通过将绝缘层13(例如，热固性树脂片)配置于第一集电体层11(多个金属箔)与第二集电体层12(例如，金属箔)之间而能够容易地制作。例如，也可以如图2所示，在第二集电体层12的至少单面配置绝缘层13，进而在绝缘层13的与第二集电体层12相反一侧的面配置第一集电体层11。在此，短路电流分散体10也可以为了保持其形状而使用粘接剂、树脂等使各层互相贴合。在该情况下，粘接剂等无需涂布于各层的整面，涂布于各层的表面的一部分即可。
关于发电要素20，可以通过公知的方法来制作。例如，可以通过在正极集电体层21的表面以湿式涂敷正极材料并使其干燥来形成正极材料层22，在负极集电体层25的表面以湿式涂敷负极材料并使其干燥来形成负极材料层24，向正极材料层21与负极材料层24之间转印包含固体电解质等的固体电解质层23，进行冲压成形而使其一体化，从而制作出发电要素20。此时的冲压压力没有特别限定，但是，例如优选为2ton/cm2以上。此外，这些制作步骤只是一例，通过其以外的步骤也能够制作发电要素20。例如，也可以取代湿式法而通过干式法来形成正极材料层等。
通过对多个发电要素20层叠这样制作出的短路电流分散体10，并且，将设置于第一集电体层11的极耳11a与正极集电体层21连接，将设置于第二集电体层12的极耳12a与负极集电体层25连接，将正极集电体层21的极耳21a彼此连接，将负极集电体层25的极耳25a彼此连接，由此，能够将短路电流分散体10与发电要素20电连接，并且将多个发电要素20彼此电并联连接。通过将这样电连接的层叠体真空封入层压膜、不锈钢罐等电池壳体内，能够制作出全固态电池。此外，这些制作步骤只是一例，通过其以外的步骤也能够制作全固态电池。
如以上所述，通过应用以往的全固态电池的制造方法，能够容易地制造本公开的全固态电池100。
3.补充事项
在上述说明中，对在短路电流分散体10中与发电要素20的正极集电体层21电连接的第一集电体层11具备多个金属箔的形态进行了说明，但是，本公开的全固态电池不限定于该形态。也可以是与负极集电体层25电连接的第二集电体层12配置于在针刺试验时针被刺入的一侧的形态。在该情况下，至少在第二集电体层12中多个金属箔沿着第一集电体层11、绝缘层13及第二集电体层12的层叠方向层叠即可。关于使第二集电体层12形成为多个金属箔的层叠体的情况下的具体的结构，与上述的第一集电体层11的情况是同样的，所以，在此省略详细的说明。
在上述说明中，对由一个第一集电体层、一个绝缘层及一个第二集电体层构成短路电流分散体的形态进行了示出，但是，本公开的全固态电池不限定于该形态。短路电流分散体在第一集电体层与第二集电体层之间具有绝缘层即可，各层的数没有特别限定。在设置有多个集电体层的情况下，也如上述那样，关于至少配置于在针刺试验时针被刺入的一侧的集电体层，由多个金属箔构成。
在上述说明中，对在全固态电池中在多个发电要素的层叠方向的外侧仅具备一个短路电流分散体的形态进行了示出，但是，短路电流分散体的数不限定于此。在全固态电池中也可以在外侧具备多个短路电流分散体。另外，不限于多个发电要素的外侧，短路电流分散体也可以设置于多个发电要素之间。
在上述说明中，对两个发电要素共用一个负极集电体层的形态进行了示出，但是，本公开的全固态电池不限定于该形态。发电要素作为单电池发挥功能即可，正极集电体层、正极材料层、固体电解质层、负极材料层及负极集电体层层叠即可。例如，既可以是两个发电要素共用一个正极集电体层，也可以是多个发电要素不共用集电体层而是各个独立地存在的形态。
在上述说明中，对多个发电要素层叠的形态进行了示出，但是，可认为，在全固态电池中没有层叠多个发电要素的形态(仅由一个单电池构成的形态)中，也发挥某种程度的效果。然而，与由一个发电要素构成的形态相比，在多个发电要素层叠的形态中，针刺时等的短路所引起的焦耳发热容易变大。即，可以说，在多个发电要素层叠的形态中，设置短路电流分散体所带来的效果更显著。
在上述说明中，对集电极耳从短路电流分散体、发电要素突出的情况进行了说明。然而，在本公开的全固态电池中也可以没有集电极耳。例如，通过使用面积大的集电体层，在短路电流分散体与发电要素的层叠体中，使多个集电体层的外缘突出，在该突出的集电层之间夹着导电材料，即使不设置极耳，也能够实现集电体层彼此的电连接。或者，也可以不利用极耳，而是利用导线等将集电体层彼此电连接。
在上述说明中，对除了电解液系电池的全固态电池进行了示出。也可认为，本公开的技术在电解液系电池中也能够适用，但是，可认为在适用于全固态电池的情况下会发挥显著的效果。全固态电池与电解液系电池相比，发电要素内的间隙少，在针刺时针贯穿发电要素时，对发电要素施加的压力高。因此，可认为，发电要素的短路电阻变小，多的环流电流向一部分的发电要素流入。而且，在全固态电池中，为了减少发电要素内的内部电阻，有时对发电要素施加束缚压力。在该情况下，会在发电要素的层叠方向(正极集电体层朝向负极集电体层的方向)上施加束缚压力，针刺时，针所带来的压力与束缚压力相加而施加于发电要素，所以，可认为，正极集电体层与负极集电体层容易接触而短路，另外，发电要素的短路电阻容易变小。因而，可认为，设置短路电流分散体而使环流电流分散所带来的效果变得显著。而且，在全固态电池中，针刺时针贯穿短路电流分散体时，对短路电流分散体施加的压力也变高。即，在针刺时施加了高压力的状态下，如何使第一集电体层与第二集电体层合适地接触来减小短路电流分散体的短路电阻，成为课题。上述本公开的技术将解决该课题。另一方面，关于电解液系电池，通常，电池壳体内由电解液填满，各层浸渍于电解液，向各层的间隙供给电解液，在针刺时由针施加的压力与全固态电池的情况相比较变小。因而，可认为，课题的发生机制与全固态电池不同，从这一点来看，设置短路电流分散体的效果与全固态电池的情况相比相对较小。
此外，可认为，在经由双极电极将发电要素彼此电串联连接的情况下，若向一部分的发电要素刺针，则环流电流会从其他的发电要素经由针流向该一部分的发电要素。即，经由接触电阻高的针而绕回，该电流量小。另外，可认为，在经由双极电极将发电要素彼此电串联连接的情况下，在针刺进所有发电要素的情况下环流电流变得最大，但是，也可认为，在这样的情况下，发电要素的放电已充分地进行了，不易发生一部分的发电要素的温度局部地上升这样的情况。针对这一点，可认为，与将发电要素电并联连接的情况相比较，短路电流分散体所带来的效果变小。因此，本公开的技术可以说在将发电要素彼此电并联连接的电池中发挥尤其显著的效果。
【实施例】
1.预备实验
将专利文献1～4公开的技术作为参考，对使用一张金属箔构成了短路电流分散体的集电体层的情况，确认了针刺试验时的短路电阻的稳定性。
1.1.短路电流分散体的制作
作为第一集电体层使用一张厚度15μm的铝箔(UACJ公司制，1N30)，作为第二集电体层使用一张厚度35μm的铜箔(古河电工公司制)，在该第一集电体层与第二集电体层之间夹入两张热固性聚酰亚胺树脂膜(厚度25μm，东丽杜邦公司制Kapton)作为绝缘层，利用粘接材料固定，得到比较例1的短路电流分散体。此外，为了方便后述的评价，利用绝缘层夹入所得到的短路电流分散体的表面背面。
1.2.短路电阻的稳定性评价
关于比较例1的短路电流分散体，使用图4所示那样的针刺试验装置，对针刺时的短路电流分散体的短路电阻的稳定性进行了评价。具体而言，将短路电流分散体设置于铝板上，将直流电源连接于短路电流分散体的极耳，另一方面，利用束缚夹具束缚短路电流分散体的两面。束缚之后，将直流电源的设定值设定为电压(4.3V)电流(80A)，将针被刺入的一侧(针刺方向上游侧)设为第一集电体层，将针被刺出的一侧(针刺方向下游侧)设为第二集电体层，以25mm/sec的速度刺入针(
Figure BDA0001832058220000201
顶端角度60度)，对从针刺开始到结束为止流向短路电流分散体的电流的变化进行了确认。将结果示于图5。
从图5所示的结果可知，在将以往技术作为参考而构成了短路电流分散体的情况下，针刺时，在短路电流分散体流动的电流不稳定。可认为，在向短路电流分散体的针刺时第一集电体层与第二集电体层的接触不被稳定地保持，由此，短路电阻变得不稳定。可认为，之所以在向短路电流分散体的针刺时第一集电体层与第二集电体层的接触不被稳定地保持，是因为，由于焦耳发热而集电体层溶断，或者由于伴随于针的行进的集电体层的历时的变形而集电体层间的连接被解除了等。根据以上的结果，可认为，为了在向短路电流分散体的针刺时稳定地保持第一集电体层与第二集电体层的接触，提高在针刺时第一集电体层与第二集电体层接触的概率、使第一集电体层与第二集电体层的接触面积增大是有效的。
2.短路电流分散体的改良及效果的确认
以提高针刺时第一集电体层与第二集电体层接触的概率，且使第一集电体层与第二集电体层的接触面积增大为目标，改良了短路电流分散体的集电体层的结构。具体而言，变更了配置于在针刺试验时针被刺入的一侧的集电体层的结构。
2.1.短路电流分散体的制作
<实施例1>
除了作为第一集电体层使用了重叠七张厚度15μm的铝箔(UACJ公司制，1N30)的集电体层以外，与比较例1同样地得到了短路电流分散体。将实施例1的短路电流分散体的结构示于图6。
<比较例2>
除了作为第一集电体层使用了一张厚度100μm的铝箔(1N30)以外，与比较例1同样地得到了短路电流分散体。将比较例2的短路电流分散体的结构示于图7。
2.2.短路电阻的稳定性评价
关于实施例1及比较例2的短路电流分散体，分别使用图4所示那样的针刺试验装置，对针刺时的短路电流分散体的短路电阻的稳定性进行了评价。具体而言，将短路电流分散体设置于铝板上，将直流电源连接于短路电流分散体的极耳，另一方面，利用束缚夹具束缚短路电流分散体的两面。束缚压力设为与比较例1同样。束缚之后，将直流电源的设定值设定为电压(4.3V)、电流(245A)，将针被刺入的一侧(上游侧)设为第一集电体层，将针被刺出的一侧(下游侧)设为第二集电体层，以25mm/sec的速度刺入针(
Figure BDA0001832058220000211
顶端角度60度)，对从针刺开始到结束为止流向短路电流分散体的电流的变化进行了确认。将结果示于图8。
从图8所示的结果可知，关于比较例2的短路电流分散体，刚针刺后流动有大致180A的电流，但是在大致0.5秒后，基本上不再有电流流动。从比较例1的结果可知，即使使第一集电体层的厚度变厚，也难以提高针刺时第一集电体层与第二集电体层接触的概率，难以使第一集电体层与第二集电体层的接触性提高。
另一方面，关于实施例1的短路电流分散体，从刚针刺后稳定地流动有大致180A的电流。从实施例1的结果可知，通过由多个金属箔构成配置于在针刺试验中针被刺入的一侧的集电体层，能够提高针刺时集电体层彼此接触的概率，能够使集电体层间彼此的接触面积增大，能够将针刺时的短路电流分散体的短路电阻(尤其是集电体层彼此的接触电阻)维持为小。
另外，实施例1的短路电流分散体，与比较例1的短路电流分散体相比较，集电体层厚，具有大的热容量。即，具有即使环流电流流入，短路电流分散体也难以发热这一优点。
如以上那样，可知，在全固态电池中设置发电要素和短路电流分散体的情况下，通过由多个金属箔构成在该短路电流分散体中配置于在针刺试验时针被刺入的一侧的集电体层，针刺试验时，能够将短路电流分散体的短路电阻维持为小，能够使环流电流从发电要素向短路电流分散体合适地分散。
3.短路电流分散体中的金属箔的厚度、张数的研究
3.1.短路电流分散体的制作
<实施例2～6，参考例1～3>
除了作为第一集电体层使用了重叠下述表1所示的张数的具有下述表1所示的厚度的铝箔(福田箔粉工业公司制，1N30)的集电体层以外，与比较例1同样地得到了短路电流分散体。
【表1】
AL箔厚度(μm) AL箔张数 总厚度(μm)
实施例1 15 7 105
实施例2 15 4 60
实施例3 12 5 60
实施例4 9 6 54
实施例5 9 5 45
实施例6 9 4 36
比较例2 100 1 100
参考例1 8 16 128
参考例2 15 3 45
参考例3 15 2 30
3.2.短路电阻的稳定性评价
关于实施例1～6、比较例2、参考例1～3的短路电流分散体，分别使用图4所示那样的针刺试验装置，通过上述的方法，对针刺时的短路电流分散体的短路电阻的稳定性进行了评价。另外，求出针刺时流向短路电流分散体的电流的平均值(平均电流)。可以说平均电流越大越优选。将结果示于下述表2。
【表2】
短路电阻的稳定性 平均电流(A)
实施例1 稳定 176
实施例2 稳定 129
实施例3 稳定 173
实施例4 稳定 133
实施例5 稳定 164
实施例6 稳定 111
比较例2 2 暂时通电 38
参考例1 暂时通电 53
参考例2 暂时通电 116
参考例3 暂时通电 53
从表2所示的结果可知，与比较例2相比，实施例1～6及参考例1～3的针刺时流向短路电流分散体的电流的平均值均变大了。即，可知，在短路电流分散体中，通过采用多个金属箔的层叠体作为配置于在针刺时针被刺入的一侧的集电体层，在向短路电流分散体的针刺时，第一集电体层与第二集电体层的接触性提高而短路电阻降低。可以说，其中，在多个金属箔的每一张的厚度为9μm以上且15μm以下的情况下(实施例1～6、参考例2、3)，容易使第一集电体层与第二集电体层的接触性进一步提高。尤其是，在多个金属箔的每一张的厚度为9μm以上且15μm以下，且多个金属箔的张数为4张以上且7张以下的情况下(实施例1～6)，能够使第一集电体层与第二集电体层的接触性进一步提高，同时能够使短路电阻进一步稳定地降低。
此外，在上述实施例中，对在针刺试验时针被刺入的一侧的集电体层中使用了多个铝箔的形态进行了说明，但是，金属箔的种类不限定于铝箔。本发明人确认到在铝箔以外的金属箔的情况下也确认到同样的效果。
4.1.变更了金属箔的种类的情况
例如，在取代铝箔而使用了铜箔的情况下也确认到同样的效果。以下，示出实施例。
4.2.短路电流分散体的制作
<实施例7～10、比较例3>
除了作为第一集电体层使用了重叠下述表1所示的张数具有下述表3所示的厚度的铜箔(古河电公司制)的集电体层以外，与比较例1同样地得到了短路电流分散体。
【表3】
铜箔厚度(μm) 铜箔张数 总厚度(μm)
实施例7 10 3 30
实施例8 10 4 40
实施例9 10 6 60
实施例10 10 7 70
比较例3 35 1 35
4.3.短路电阻的稳定性评价
关于实施例7～10、比较例3的短路电流分散体，分别使用图4所示那样的针刺试验装置，通过上述的方法，对针刺时的短路电流分散体的短路电阻的稳定性进行了评价。另外，求出针刺时流向短路电流分散体的电流的平均值(平均电流)。可以是平均电流越大越优选。将结果示于下述表4。
【表4】
短路电阻的稳定性 平均电流(A)
实施例7 稳定 197
实施例8 稳定 207
实施例9 稳定 213
实施例10 稳定 216
比较例3 稳定 191
从表4所示的结果可知，尽管与比较例3相比实施例7的集电体层整体的厚度薄，但是，与比较例3相比，实施例7的针刺时流向短路电流分散体的电流的平均值变大了。即，可知，通过在短路电流分散体中采用多个金属箔的层叠体作为配置于在针刺时针被刺入的一侧的集电体层，在向短路电流分散体的针刺时，第一集电体层与第二集电体层的接触性提高而短路电阻降低。另外，在如实施例8～10那样铜箔的张数为4～7张的情况下，电流的平均值变得更大。即，在多个金属箔的每一张的厚度为9μm以上且15μm以下、且多个金属箔的张数为4张以上且7张以下的情况下(实施例8～10)，能够使第一集电体层与第二集电体层的接触性进一步提高，同时使短路电阻进一步稳定地降低。
产业上的可利用性
本发明的全固态电池能够广泛地合适地利用于从便携设备用等小型电源到车辆搭载用等大型电源。
标号说明
10 短路电流分散体
11 第一集电体层(多个金属箔)
11a 第一集电极耳
12 第二集电体层
12a 第二集电极耳
13 绝缘层
20a、20b 发电要素
21 正极集电体层
21a 正极集电极耳
22 正极材料层
23 固体电解质层
24 负极材料层
25 负极集电体层
25a 负极集电极耳
100 全固态电池。

Claims (6)

1.一种全固态电池，通过将至少一个短路电流分散体和多个发电要素层叠而成，其中，
在所述短路电流分散体中，层叠有第一集电体层、第二集电体层及设置于所述第一集电体层和所述第二集电体层之间的绝缘层，
在所述发电要素中，层叠有正极集电体层、正极材料层、固体电解质层、负极材料层及负极集电体层，
所述第一集电体层与所述正极集电体层电连接，
所述第二集电体层与所述负极集电体层电连接，
多个所述发电要素彼此电并联连接，
在所述第一集电体层及所述第二集电体层中的、至少配置于在针刺试验中针被刺入的一侧的集电体层中，沿着所述第一集电体层、所述绝缘层及所述第二集电体层的层叠方向层叠有多个金属箔，
所述多个金属箔的每一张的厚度为9μm以上且15μm以下，
所述多个金属箔的张数为4张以上且7张以下。
2.根据权利要求1所述的全固态电池，其中，
所述短路电流分散体层叠于比所述多个发电要素靠外侧处，
在所述第一集电体层及所述第二集电体层中的、至少配置于外侧的集电体层中，沿着所述第一集电体层、所述绝缘层及所述第二集电体层的层叠方向层叠有多个金属箔。
3.根据权利要求1所述的全固态电池，其中，
所述发电要素中的所述正极集电体层、所述正极材料层、所述固体电解质层、所述负极材料层和所述负极集电体层的层叠方向、多个所述发电要素的层叠方向、所述短路电流分散体中的所述第一集电体层、所述绝缘层和所述第二集电体层的层叠方向、以及所述短路电流分散体和多个所述发电要素的层叠方向为相同的方向。
4.根据权利要求2所述的全固态电池，其中，
所述发电要素中的所述正极集电体层、所述正极材料层、所述固体电解质层、所述负极材料层和所述负极集电体层的层叠方向、多个所述发电要素的层叠方向、所述短路电流分散体中的所述第一集电体层、所述绝缘层和所述第二集电体层的层叠方向、以及所述短路电流分散体和多个所述发电要素的层叠方向为相同的方向。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的全固态电池，其中，
所述绝缘层由热固性树脂片构成。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的全固态电池，其中，
在从所述短路电流分散体与所述多个发电要素的层叠方向观察时，所述短路电流分散体的外缘存在于比所述发电要素的外缘靠内侧处。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6852713B2 (ja) * 2018-05-09 2021-03-31 トヨタ自動車株式会社 積層電池
US11233282B2 (en) * 2019-06-17 2022-01-25 Makita Corporation Battery-powered portable tool
KR20210113878A (ko) * 2020-03-09 2021-09-17 삼성전자주식회사 전고체 이차 전지 및 그 제조방법
JP7430665B2 (ja) * 2021-05-13 2024-02-13 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 二次電池の集電体およびその製造方法、ならびに二次電池
WO2023102909A1 (zh) * 2021-12-10 2023-06-15 宁德时代新能源科技股份有限公司 电芯、电池组、电池包和用电装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101369671A (zh) * 2007-08-15 2009-02-18 日产自动车株式会社 电池和包含该电池的电池组以及包括该电池组的车辆
CN103682242A (zh) * 2012-09-13 2014-03-26 株式会社杰士汤浅国际 电极体及蓄电元件
JP2014093149A (ja) * 2012-11-01 2014-05-19 Toyota Industries Corp 蓄電装置
JP2015072835A (ja) * 2013-10-03 2015-04-16 日産自動車株式会社 双極型二次電池
CN106816640A (zh) * 2015-12-02 2017-06-09 丰田自动车株式会社 层叠型全固体电池

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001068156A (ja) 1999-08-24 2001-03-16 Hitachi Maxell Ltd 積層形ポリマー電解質電池
KR101794427B1 (ko) 2012-12-25 2017-11-06 비와이디 컴퍼니 리미티드 배터리
JP2014127260A (ja) * 2012-12-25 2014-07-07 Toyota Motor Corp 固体電解質電池の製造方法
JP2015018710A (ja) 2013-07-11 2015-01-29 株式会社豊田自動織機 蓄電装置
JP2018181461A (ja) 2017-04-05 2018-11-15 トヨタ自動車株式会社 積層電池
JP6766736B2 (ja) 2017-04-05 2020-10-14 トヨタ自動車株式会社 全固体電池
JP6939035B2 (ja) 2017-04-07 2021-09-22 トヨタ自動車株式会社 全固体電池
JP6669122B2 (ja) 2017-04-07 2020-03-18 トヨタ自動車株式会社 積層電池
JP2018181521A (ja) 2017-04-07 2018-11-15 トヨタ自動車株式会社 積層電池

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101369671A (zh) * 2007-08-15 2009-02-18 日产自动车株式会社 电池和包含该电池的电池组以及包括该电池组的车辆
CN103682242A (zh) * 2012-09-13 2014-03-26 株式会社杰士汤浅国际 电极体及蓄电元件
JP2014093149A (ja) * 2012-11-01 2014-05-19 Toyota Industries Corp 蓄電装置
JP2015072835A (ja) * 2013-10-03 2015-04-16 日産自動車株式会社 双極型二次電池
CN106816640A (zh) * 2015-12-02 2017-06-09 丰田自动车株式会社 层叠型全固体电池

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