CN111640992B - 全固态电池和其制造方法 - Google Patents

全固态电池和其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111640992B
CN111640992B CN202010118737.9A CN202010118737A CN111640992B CN 111640992 B CN111640992 B CN 111640992B CN 202010118737 A CN202010118737 A CN 202010118737A CN 111640992 B CN111640992 B CN 111640992B
Authority
CN
China
Prior art keywords
current collector
active material
layer
stacked
solid
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.)
Active
Application number
CN202010118737.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111640992A (zh
Inventor
坂本龙斗
铃木一裕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN111640992A publication Critical patent/CN111640992A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111640992B publication Critical patent/CN111640992B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • 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
    • 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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
    • H01M10/0562—Solid materials
    • 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
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0565—Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/663—Selection of materials containing carbon or carbonaceous materials as conductive part, e.g. graphite, carbon fibres
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/665—Composites
    • H01M4/667—Composites in the form of layers, e.g. coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • 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)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Abstract

本发明涉及全固态电池和其制造方法。一种全固态电池包含两个以上堆叠在一起并且具有单极结构的堆叠电池单元。所述堆叠电池单元包含依次堆叠的第一集电器层、第一活性物质层、固体电解质层、第二活性物质层、第二集电器层、第二活性物质层、固体电解质层、第一活性物质层和第一集电器层。相邻堆叠的所述第一集电器层和所述第一活性物质层用粘接剂粘合在一起。

Description

全固态电池和其制造方法
技术领域
本公开内容涉及一种全固态电池和所述全固态电池的制造方法。
背景技术
近年来，已经开发出各种全固态电池作为用于移动装置、汽车等的电源。
例如，日本特开2017-204377(JP 2017-204377 A)公开了一种其中堆叠有两个以上电池单元的全固态电池。在每一个电池单元中，至少第一电极的集电器、第一电极的活性物质层、固体电解质层、第二电极的活性物质层、第二电极的集电器、第二电极的活性物质层、固体电解质层和第一电极的活性物质层依次堆叠。所述第二电极是所述第一电极的对电极。所述全固态电池包含用于将所述电池单元的第一电极的集电器与在所述集电器上相邻堆叠的另一个电池单元粘合的粘接剂。
日本特开2018-073665(JP 2018-073665 A)公开了一种硫化物全固态电池，其包含至少一个单元单体(unit cell)、至少一个吸热层以及容纳所述单元单体和所述吸热层的电池壳。所述单元单体含有硫化物固体电解质。所述吸热层含有选自由糖醇和烃组成的组中的至少一种有机吸热材料。所述吸热层不含无机水合物。
发明内容
为了可以在全固态电池中进行电池反应，需要以预定的束缚压力束缚全固态电池。迄今为止进行的研究揭示了以下问题，即除非以约5MPa至10MPa的高束缚压力束缚全固态电池，否则工作容量(service capacity，即放电容量)会降低。
如果以如上文所述的高束缚压力束缚全固态电池，则需要提供能够施加高束缚压力的大束缚构件。因此，会出现全固态电池的总能量密度降低的问题。
本公开内容提供了一种全固态电池和所述全固态电池的制造方法，其中即使以低束缚压力束缚全固态电池，也能够抑制工作容量的降低。
本发明的第一个方面涉及一种全固态电池，其包含两个以上具有单极结构的堆叠电池单元。所述堆叠电池单元中的每一个包含依次堆叠的第一集电器层、第一活性物质层、固体电解质层、第二活性物质层、第二集电器层、第二活性物质层、固体电解质层、第一活性物质层和第一集电器层。相邻堆叠的第一集电器层和第一活性物质层用粘接剂粘合在一起。
所述全固态电池可以在所述堆叠电池单元的堆叠方向上以1.0MPa以下的束缚压力被束缚。
导电碳可以被涂布在所述第一集电器层的一面上或所述第一集电器层的两面上。
在所述两个以上堆叠电池单元的至少一个中，所述堆叠电池单元中除第一集电器层以外的堆叠体的厚度的最大值与最小值之间的差可以是10μm以上。
本发明的第二个方面涉及一种全固态电池的制造方法，所述全固态电池包含两个以上具有单极结构的堆叠电池单元。所述堆叠电池单元中的每一个包含依次堆叠的第一集电器层、第一活性物质层、固体电解质层、第二活性物质层、第二集电器层、第二活性物质层、固体电解质层、第一活性物质层和第一集电器层。
所述方法包括：
(a)提供所述堆叠电池单元的每一个中除所述第一集电器层以外的堆叠体；
(b)通过利用粘接剂将所述第一集电器层粘合至所述堆叠体在其堆叠方向上的各端面而获得所述堆叠电池单元中的每一个；和
(c)将所述两个以上堆叠电池单元堆叠在一起。
所述方法还可以包括在所述堆叠电池单元的堆叠方向上以1.0MPa以下的束缚压力来束缚所述全固态电池。
导电碳可以被涂布在所述第一集电器层的一面上或所述第一集电器层的两面上。
在所述两个以上堆叠电池单元的至少一个中，所述堆叠体的厚度的最大值与最小值之间的差可以是10μm以上。
在根据本公开内容的全固态电池和全固态电池的制造方法中，即使以低束缚压力束缚全固态电池，也能够抑制工作容量的降低。
附图说明
下文将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优势以及技术和工业意义，其中相同的附图标记表示相同的要素，在所述附图中：
图1是示出了本公开内容的全固态电池的一种形态的示意性截面图；
图2是示出了现有技术的全固态电池的一种形态的示意性截面图；
图3是示出了其中第一集电器层的一面涂有导电碳的一种形态的透视图；
图4是示出了根据本公开内容的堆叠体的厚度的最大值与最小值之间的差的测量点的示意图；并且
图5是示出了本公开内容的方法中包括的步骤的一种形态的示意性截面图。
具体实施方式
下文参照附图详细地描述本公开内容的一个实施方式。为了便于描述，附图中相同的或相应的部分由相同的附图标记表示以省略重复的描述。实施方式的所有构成要素并非都是必不可少的，并且可以部分地省略构成要素。以下在附图中示出的实施方式例示了本公开内容，而不意图限制本公开内容。
全固态电池
本公开内容的全固态电池包含两个以上具有单极结构的堆叠电池单元。
所述堆叠电池单元中的每一个包含依次堆叠的第一集电器层、第一活性物质层、固体电解质层、第二活性物质层、第二集电器层、第二活性物质层、固体电解质层、第一活性物质层和第一集电器层。
相邻堆叠的所述第一集电器层和所述第一活性物质层用粘接剂粘合在一起。所述两个以上堆叠电池单元堆叠在一起。
在本公开内容中，“第一集电器层”和“第一活性物质层”分别意指“第二集电器层”和“第二活性物质层”的对电极。
也就是说，如果“第一集电器层”和“第一活性物质层”是“正极集电器层”和“正极活性物质层”，则“第二集电器层”和“第二活性物质层”是“负极集电器层”和“负极活性物质层”。类似地，如果“第一集电器层”和“第一活性物质层”是“负极集电器层”和“负极活性物质层”，则“第二集电器层”和“第二活性物质层”是“正极集电器层”和“正极活性物质层”。
图1是示出了本公开内容的全固态电池的一种形态的示意性截面图。
图1中所示的全固态电池100包含堆叠在一起并且具有单极结构的三个堆叠电池单元10、11和12。
堆叠电池单元10包含依次堆叠的第一集电器层1a、第一活性物质层1b、固体电解质层1c、第二活性物质层1d、第二集电器层1e、第二活性物质层2d、固体电解质层2c、第一活性物质层2b和第一集电器层2a。
类似于上述堆叠电池单元10，堆叠电池单元11和12中的每一个分别包含堆叠在一起的集电器层3a、3e、4a，活性物质层3b、3d、4d，4b和固体电解质层3c、4c，以及堆叠在一起的集电器层5a、5e、6a，活性物质层5b、5d、6d、6b和固体电解质层5c、6c。因此，省略了详细描述。
在根据本公开内容的堆叠电池单元中，相邻堆叠的第一集电器层和第一活性物质层用粘接剂粘合在一起。
例如，在图1中，相邻堆叠的第一集电器层1a和第一活性物质层1b用粘接剂粘合在一起。相邻堆叠的第一集电器层2a和第一活性物质层2b用粘接剂粘合在一起。相邻堆叠的第一集电器层3a和第一活性物质层3b用粘接剂粘合在一起。相邻堆叠的第一集电器层4a和第一活性物质层4b用粘接剂粘合在一起。相邻堆叠的第一集电器层5a和第一活性物质层5b用粘接剂粘合在一起。相邻堆叠的第一集电器层6a和第一活性物质层6b用粘接剂粘合在一起。
在本公开内容的全固态电池中，即使以低束缚压力束缚所述全固态电池，也能够抑制工作容量的降低。
低束缚压力指的是低于5MPa常规压力的束缚压力。例如，所述低束缚压力可以为低于5.0MPa、4.5MPa以下、4.0MPa以下、3.5MPa以下、3.0MPa以下、2.5MPa以下、2.0MPa以下、1.5MPa以下、1.0MPa以下、0.9MPa以下、0.8MPa以下、0.7MPa以下、0.6MPa以下、0.5MPa以下、0.4MPa以下、0.3MPa以下、0.2MPa以下、0.1MPa以下或0.08MPa以下。
束缚压力的下限值不受特别限制，但是可以是例如0.05MPa以上或0.08MPa以上。
本公开内容的全固态电池能够发挥上述效果的原因可能主要是因为(i)相邻堆叠的第一集电器层和第一活性物质层用粘接剂粘合在一起；和(ii)两个第一集电器层相邻堆叠。
例如，在图1中所示的全固态电池100中，相邻堆叠的第一集电器层2a和第一活性物质层2b用粘接剂粘合在一起。相邻堆叠的第一集电器层3a和第一活性物质层3b用粘接剂粘合在一起。相邻堆叠的第一集电器层4a和第一活性物质层4b用粘接剂粘合在一起。相邻堆叠的第一集电器层5a和第一活性物质层5b用粘接剂粘合在一起。此外，两个第一集电器层2a和3a相邻堆叠，并且两个第一集电器层4a和5a相邻堆叠。
本公开内容的发明人进行的广泛研究证实了，即使以低束缚压力束缚全固态电池，相邻堆叠的两个第一集电器层也能够与和各第一集电器层相邻堆叠的第一活性物质层牢固接触。
例如，即使以低束缚压力束缚图1中所示的全固态电池100，相邻堆叠的两个第一集电器层2a和3a也能够与和各第一集电器层2a和3a相邻堆叠的第一活性物质层2b和3b牢固接触，并且相邻堆叠的两个第一集电器层4a和5a也能够与和各第一集电器层4a和5a相邻堆叠的第一活性物质层4b和5b牢固接触。
在许多现有技术的全固态电池(例如日本特开2017-204377(JP2017-204377A)的全固态电池)中，在堆叠电池单元之间仅使用一个第一集电器层，而省略了另一个第一集电器层。
图2是示出了现有技术的全固态电池的一种形态的示意性截面图。
在图2中所示的全固态电池200中，在堆叠电池单元10与堆叠电池单元11之间仅使用一个第一集电器层3a，而省略了另一个第一集电器层，并且在堆叠电池单元11与堆叠电池单元12之间仅使用一个第一集电器层5a，而省略了另一个第一集电器层。
在现有技术的全固态电池中，一个第一集电器层与在所述一个第一集电器层的两侧上相邻堆叠的第一活性物质层中的至少一个没有充分接触。因此，工作容量可能会降低。如果堆叠电池单元中除第一电极的集电器之外的堆叠体的厚度不均匀，或特别是如果所述厚度的最大值与最小值之间的差相对大，则可能会显著发生接触不良。所述厚度的最大值与最小值之间的差可能是由于在各层的制造期间施涂或辊压不均匀而引起的。
例如，在图2中所示的全固态电池200中，第一集电器层3a与和第一集电器层3a相邻堆叠的第一活性物质层2b没有充分接触，或者是第一集电器层5a与和第一集电器层5a相邻堆叠的第一活性物质层4b没有充分接触。因此，工作容量可能会降低。
在本公开内容的全固态电池中，仅需要相邻堆叠的两个第一集电器层彼此至少部分地接触。例如，在图1中所示的全固态电池100中，仅需要相邻堆叠的两个第一集电器层2a和3a彼此至少部分地接触，并且相邻堆叠的两个第一集电器层4a和5a彼此至少部分地接触。
粘接剂
所述粘接剂不受特别限制，但是可以是粘合剂或热塑性树脂，如聚偏二氟乙烯(PVdF)、羧甲基纤维素(CMC)、丁二烯橡胶(BR)或苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)。
作为热塑性树脂，可以适当地使用具有等于或低于电池材料的劣化温度的熔点或软化点的树脂。热塑性树脂的实例包括聚烯烃类树脂。具体实例包括低密度聚乙烯(LDPE)和乙烯-乙酸乙烯基酯共聚物(EVA)。所述热塑性树脂不限于这些实例。
用于将粘接剂施涂到相邻堆叠的第一集电器层和第一活性物质层上的方法不受特别限制。所述方法可以包括将粘合剂或热塑性树脂仅施涂到第一集电器层上、仅施涂到第一活性物质层上，或施涂到第一集电器层和第一活性物质层这两者上。
当施涂粘接剂时，粘度优选低，这是因为能够减小粘接剂的厚度，由此不会不必要地增加全固态电池的厚度。所述粘接剂的优选实例包括施涂时的粘度为1,800mPa·s以下的粘合剂和施涂时的粘度为1,800mPa·s以下的热塑性树脂，这是因为能够将粘接剂的厚度减小到全固态电池的电极厚度的5％以下。
粘接剂的施涂量不受特别限制，但是相对于第一集电器层或第一活性物质层的面积，优选地是0.1μL/cm2以下，这是因为能够抑制电池电阻的增加。从实现足够的粘合强度的观点来看，粘接剂的施涂量优选地是0.02μL/cm2以上或0.05μL/cm2以上。
用导电碳涂布
在本公开内容的堆叠电池单元中，第一集电器层的一面或第一集电器层的两面可以涂有导电碳。
所述导电碳具有比第一集电器层用材料更高的柔性。通过将第一集电器层的一面或第一集电器层的两面用导电碳涂布，能够增加第一集电器层与它的相邻层之间的接触点的数量。也就是说，由于能够减小第一集电器层与它的相邻层之间的界面处的电阻、从而有助于改善工作容量的效果，因此导电碳是优选的。
图3是示出了其中第一集电器层的一面涂有导电碳的一种形态的透视图。
如图3中所示，第一集电器层7a在它的一面上具有导电碳涂层1f。在图3中，第一集电器层7a具有在面方向上突出的集电器突出部7x。集电器突出部7x可以不被导电碳涂布而暴露。
如果第一集电器层的一面涂有导电碳，则优选的是，在堆叠电池单元中第一集电器层的涂有导电碳的表面面向与所述第一集电器层相邻堆叠的第一活性物质层。
所述导电碳的涂膜的厚度不受特别限制。例如，所述厚度可以是0.5μm以上、1.0μm以上、1.5μm以上或2.0μm以上，并且可以是15.0μm以下、12.0μm以下、10.0μm以下、8.0μm以下、5.0μm以下、4.0μm以下或3.0μm以下。
所述导电碳不受特别限制。导电碳的实例包括炭黑(以乙炔黑、科琴黑和炉黑为代表)、活性炭、石墨、碳纤维和碳纳米管。
可以将所述导电碳与粘合剂混合。所述粘合剂不受特别限制。所述粘合剂的实例包括诸如聚偏二氟乙烯(PVdF)、羧甲基纤维素(CMC)、丁二烯橡胶(BR)和苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)的材料以及这些材料的组合。
集电极耳
在本公开内容中，堆叠电池单元可以具有分别与第一集电器层和第二集电器层电连接的集电极耳。在这种情况下，集电极耳可以从堆叠电池单元的侧面突出。根据这种结构，由电池堆叠体产生的电力能够经由集电极耳被提取到外部。
第一集电器层和第二集电器层中的每一个可以具有在面方向上突出的集电器突出部。例如，图3中所示的第一集电器层7a具有在面方向上突出的集电器突出部7x。
各集电极耳可以与所述突出部电连接。
厚度
堆叠电池单元的厚度不受特别限制，并且可以根据全固态电池的目的或用途而适当设定。例如，堆叠电池单元的厚度可以是200μm以上、250μm以上、300μm以上、350μm以上、400μm以上、450μm以上或500μm以上，并且可以是1000μm以下、900μm以下、800μm以下、700μm以下或600μm以下。
在本公开内容中，在堆叠电池单元中除第一集电器层以外的堆叠体，即包含依次堆叠的第一活性物质层、固体电解质层、第二活性物质层、第二集电器层、第二活性物质层、固体电解质层和第一活性物质层的堆叠体(在下文中也简称为“堆叠体”)中，在面方向上厚度可以不均匀。
在本公开内容中，在所述两个以上堆叠电池单元的至少一个中，所述堆叠体的厚度的最大值与最小值之间的差可以是1μm以上、5μm以上、10μm以上、15μm以上、20μm以上或30μm以上，并且可以是100μm以下、80μm以下或50μm以下。
相对于所述堆叠体的厚度的最大值，所述差的比例可以是0.15％以上、0.25％以上、0.50％以上、1.0％以上、2.0％以上、3.0％以上、4.0％以上、5.0％以上、6.0％以上、7.0％以上、7.5％以上或8.0％以上，并且相对于所述堆叠体的厚度的最大值，可以是10.0％以下、9.0％以下、8.5％以下、8.0％以下、7.5％以下、7.0％以下、6.0％以下或5.0％以下。
“堆叠体的厚度的最大值与最小值之间的差”可以基于通过在所述堆叠体的堆叠方向上的各端面上对称且均匀地确定的多个测量点处使用数字指示器等测量的厚度的最大值和最小值而获得。
例如，图4是示出了根据本公开内容的堆叠体的厚度的最大值与最小值之间的差的测量点的示意图。
如图4中所示，通过使用数字指示器(由得乐株式会社(Teclock Co.,Ltd.)制造)在各端面上对称且均匀地确定的16个测量点处测量堆叠体13a。能够获得最大值与最小值之间的差作为“堆叠体的厚度的最大值与最小值之间的差”。
全固态电池的制造方法
本公开内容还提供了一种全固态电池的制造方法。
本公开内容的方法是包含两个以上堆叠在一起并且具有单极结构的堆叠电池单元的全固态电池的制造方法。
所述堆叠电池单元中的每一个包含依次堆叠的第一集电器层、第一活性物质层、固体电解质层、第二活性物质层、第二集电器层、第二活性物质层、固体电解质层、第一活性物质层和第一集电器层。
所述方法包括步骤(a)至(c)：
(a)提供所述堆叠电池单元的每一个中除所述第一集电器层以外的堆叠体；
(b)通过利用粘接剂将所述第一集电器层粘合至所述堆叠体在其堆叠方向上的各端面而获得所述堆叠电池单元中的每一个；和
(c)将所述两个以上堆叠电池单元堆叠在一起。
下文参照图5详细描述本公开内容的方法。对于与上述全固态电池相同的部分，省略了重复的描述。
步骤(a)
在步骤(a)中，提供堆叠电池单元中除第一集电器层以外的堆叠体。
例如，图5的左部是示出了提供堆叠电池单元中除第一集电器层以外的堆叠体13a的方式的示意性截面图。
如图5的左部所示，堆叠体13a包含依次堆叠的第一活性物质层8b、固体电解质层8c、第二活性物质层8d、第二集电器层4e、第二活性物质层9d、固体电解质层9c和第一活性物质层9b。
提供堆叠体的方法不受特别限制。例如，所述方法可以包括：(a-1)形成第一活性物质层；(a-2)在第二集电器层的两面上形成第二活性物质层；(a-3)形成固体电解质层；(a-4)将在步骤(a-2)中形成的第二活性物质层和在步骤(a-3)中形成的固体电解质层贴合并且压制，使得第二活性物质层和固体电解质层彼此直接接触；以及(a-5)将在步骤(a-1)中形成的第一活性物质层和在步骤(a-3)中形成的固体电解质层贴合并且压制，使得第一活性物质层和固体电解质层彼此直接接触。步骤(a-1)、步骤(a-2)和步骤(a-3)的顺序不受特别限制。
步骤(a-1)
步骤(a-1)是形成第一活性物质层的步骤。步骤(a-1)的细节不受特别限制，只要能够形成用于全固态电池中的活性物质层即可。
例如，第一活性物质层可以通过在基材上施涂并且干燥以下用于第一活性物质层的材料而形成：第一活性物质以及必要时使用的固体电解质、导电剂和粘合剂。
所述基材不受特别限制。例如，所述基材可以是金属片或树脂膜。金属片的实例包括由铝、镍、铜、不锈钢(SUS)和钛制成的金属片。所述金属片不限于这些实例。树脂膜的实例包括由聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、间规立构聚苯乙烯(SPS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、环烯烃聚合物(COP)、聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯(PC)和氟树脂制成的树脂膜。所述树脂膜不限于这些实例。
所述施涂不受特别限制，并且可以通过公知的方法或手段来进行。例如，可以采用使用刮刀涂布机(blade coater)、凹版涂布机、浸涂机、反转涂布机、辊衬刮刀涂布机(knife-over-roll coater)、线棒涂布机(wire bar coater)、狭缝模头涂布机、气刀涂布机(air knife coater)、帘涂机和挤出涂布机以及这些涂布机的组合的公知施涂方法。
为了便于施涂，可以将用于第一活性物质层的材料分散在诸如庚烷的非极性溶剂中。
所述干燥不受特别限制。例如，可以采用空气干燥和/或加热干燥。可以通过使用热板或热空气来进行加热干燥。
可以根据例如全固态电池的预期尺寸或形状适当地切割在基材上形成的第一活性物质层。
步骤(a-2)
步骤(a-2)是形成第二活性物质层的步骤。步骤(a-2)的细节不受特别限制，只要能够形成用于全固态电池中的活性物质层即可。
例如，第二活性物质层可以通过同时在第二集电器层的两面上或每次在一面上将以下用于第二活性物质层的材料施涂并且干燥而形成：第二活性物质以及必要时使用的固体电解质、导电剂和粘合剂。
类似于步骤(a-1)，可以通过在基材上形成第二活性物质层，然后将其转印到第二集电器层的两面上以在第二集电器层的两面上形成第二活性物质层。
由于可以参照步骤(a-1)，因此省略了对施涂和干燥的描述。为了便于施涂，可以将用于第二活性物质层的材料分散在诸如庚烷的非极性溶剂中。
可以根据例如全固态电池的预期尺寸或形状适当地切割在第二集电器层的两面上形成的第二活性物质层。
步骤(a-3)
步骤(a-3)是形成固体电解质层的步骤。步骤(a-3)的细节不受特别限制，只要能够形成用于全固态电池中的固体电解质层即可。
例如，固体电解质层可以通过在基材上将以下用于固体电解质层的材料施涂并且干燥而形成：固体电解质和必要时使用的粘合剂。
由于可以参照步骤(a-1)，因此省略了对基材的类型以及施涂和干燥的描述。为了便于施涂，可以将用于固体电解质层的材料分散在诸如庚烷的非极性溶剂中。
可以根据例如全固态电池的预期尺寸或形状适当地切割在基材上形成的固体电解质层。
步骤(a-4)
步骤(a-4)是将在步骤(a-2)中形成的第二活性物质层和在步骤(a-3)中形成的固体电解质层贴合并且压制以使得第二活性物质层和固体电解质层彼此直接接触的步骤。
从第二活性物质层和固体电解质层能够具有致密结构的观点来看，压制步骤是优选的。所述压制可以是辊压。
压制压力不受特别限制。例如，所述压制压力可以是0.5t/cm以上、1.0t/cm以上、1.5t/cm以上或2.0t/cm以上。
在压制之后，去除固体电解质层的表面上的基材，并且接下来可以进行步骤(a-5)。
步骤(a-5)
步骤(a-5)是将在步骤(a-1)中形成的第一活性物质层和在步骤(a-3)中形成的固体电解质层贴合并且压制以使得第一活性物质层和固体电解质层彼此直接接触的步骤。
压制压力不受特别限制。由于可以参照步骤(a-4)，因此省略了对压制压力的描述。
可以通过去除第一活性物质层的表面上的基材来提供堆叠体。
可以对所获得的堆叠体进行辊压以调节所述堆叠体的厚度的最大值与最小值之间的差。例如，可以1.0t/cm以上、2.0t/cm以上、3.0t/cm以上、4.0t/cm以上或5.0t/cm以上的压力压制所述堆叠体。
步骤(b)
在步骤(b)中，通过利用粘接剂将第一集电器层粘合至堆叠体在其堆叠方向上的各端面而获得堆叠电池单元。
例如，图5的中央部分是示出了通过利用粘接剂将第一集电器层8a和9a粘合至堆叠体13a在其堆叠方向上的各端面而获得堆叠电池单元13的方式的示意性截面图。
粘接剂的施涂位置不受特别限制。例如，如图5中所示，可以在第一集电器层8a的要堆叠的部分的每一个角部以L形施涂粘接剂。
如上文所述，第一集电器层的一面或第一集电器层的两面可以涂有导电碳。
因此，本公开内容的方法在步骤(b)之前还可以包括步骤(b-1)：准备各自在一面或两面上涂有导电碳的第一集电器层。
步骤(b-1)
步骤(b-1)是通过在第一集电器层的一面或第一集电器层的两面上将含有导电碳和必要时使用的粘合剂的组合物施涂并且干燥而将第一集电器层的一面或第一集电器层的两面用导电碳涂布的步骤。
由于可以参照步骤(a-1)，因此省略了对施涂和干燥的描述。为了便于涂布，可以将含有导电碳的组合物分散在诸如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)的有机溶剂中。
可以使用市售的各自在一面或两面上涂有导电碳的第一集电器层代替在步骤(b-1)中获得的第一集电器层。
步骤(c)
在步骤(c)中，将两个以上堆叠电池单元堆叠在一起。
例如，图5的右部是示出了将两个以上堆叠电池单元堆叠在一起的方式的示意性截面图。
通过本公开内容的方法，可以制造如下全固态电池300，其中即使以低束缚压力束缚全固态电池300，也能够抑制工作容量的降低。
本公开内容的方法还可以包括在堆叠电池单元的堆叠方向上以低束缚压力束缚全固态电池300。
例如，所述低束缚压力可以为低于5.0MPa、4.5MPa以下、4.0MPa以下、3.5MPa以下、3.0MPa以下、2.5MPa以下、2.0MPa以下、1.5MPa以下、1.0MPa以下、0.9MPa以下、0.8MPa以下、0.7MPa以下、0.6MPa以下、0.5MPa以下、0.4MPa以下、0.3MPa以下、0.2MPa以下、0.1MPa以下或0.08MPa以下。所述束缚压力的下限值不受特别限制，但是可以是例如0.05MPa以上或0.08MPa以上。
从能够简化、小型化和以低成本提供束缚夹具的观点来看，优选的是，本公开内容的方法还包括在堆叠电池单元的堆叠方向上以1.0MPa以下的束缚压力束缚全固态电池300。
可以在大气压下或通过使用小型束缚夹具以低束缚压力进行束缚。
例如，在大气压下的束缚可以通过将堆叠电池单元放置在膜层压体中并且相对于大气压降低膜层压体中的压力来进行。
在本公开内容中，可以比上述束缚压力更高的束缚压力来束缚全固态电池300。
构件
对可以构成根据本公开内容的堆叠电池单元的构件和用于本公开内容的方法的步骤中的构件，下文给出详细描述。
为了促进对本公开内容的理解，给出了关于全固态锂离子二次电池的电池堆叠体的示例性构件的描述。本公开内容的全固态电池不限于锂离子二次电池，而是可以广泛地应用。
正极集电器层
用于正极集电器层中的导电材料不受特别限制。可以适当地采用能够用于全固态电池的任何导电材料。用于正极集电器层中的导电材料的实例包括SUS、铝、铜、镍、铁、钛和碳。所述导电材料不限于这些实例。在这些材料中，从重量和成本的观点来看，铝是优选的。
正极集电器层的形状不受特别限制。所述形状的实例包括箔状、板状和网眼状。在这些形状中，箔状是优选的。
正极活性物质层
正极活性物质层至少含有正极活性物质。优选的是，所述正极活性物质层还含有后述的固体电解质。此外，根据使用目的或使用用途，所述正极活性物质层可以含有用于全固态电池的正极活性物质层中的添加剂，如导电剂或粘合剂。
用于正极活性物质的材料不受特别限制。所述正极活性物质的实例包括锂钴氧化物(LiCoO2)、锂镍氧化物(LiNiO2)、锂锰氧化物(LiMn2O4)和具有由Li1.5Co1/3Ni1/3Mn1/3O2、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2和Li1+xMn2-x-yMyO4(M是选自Al、Mg、Co、Fe、Ni和Zn中的一种以上金属元素)表示的组成的掺杂有不同元素的Li-Mn尖晶石。
所述导电剂不受特别限制。所述导电剂的实例包括金属剂和碳剂，如气相生长碳纤维(VGCF)和碳纳米纤维。
所述粘合剂不受特别限制。所述粘合剂的实例包括诸如聚偏二氟乙烯(PVdF)、羧甲基纤维素(CMC)、丁二烯橡胶(BR)和苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)的材料以及这些材料的组合。
固体电解质层
所述固体电解质层至少含有固体电解质。所述固体电解质不受特别限制。可以使用能够用作全固态电池的固体电解质的任何材料。固体电解质的实例包括硫化物固体电解质、氧化物固体电解质和聚合物电解质。
所述硫化物固体电解质的实例包括硫化物类无定形固体电解质、硫化物类结晶固体电解质和硫银锗矿固体电解质。所述硫化物固体电解质不限于这些实例。所述硫化物固体电解质的具体实例包括Li2S-P2S5类电解质(如Li7P3S11、Li3PS4和Li8P2S9)、Li2S-SiS2、LiI-Li2S-SiS2、LiI-Li2S-P2S5、LiI-LiBr-Li2S-P2S5、Li2S-P2S5-GeS2(如Li13GeP3S16和Li10GeP2S12)、LiI-Li2S-P2O5、LiI-Li3PO4-P2S5、Li7-xPS6-xClx和这些电解质的组合。所述硫化物固体电解质不限于这些具体实例。
所述氧化物固体电解质的实例包括Li7La3Zr2O12、Li7-xLa3Zr1-xNbxO12、Li7- 3xLa3Zr2AlxO12、Li3xLa2/3-xTiO3、Li1+xAlxTi2-x(PO4)3、Li1+xAlxGe2-x(PO4)3、Li3PO4和Li3+xPO4-xNx(LiPON)。所述氧化物固体电解质不限于这些实例。
聚合物电解质
所述聚合物电解质的实例包括聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷(PPO)和这些氧化物的共聚物。所述聚合物电解质不限于这些实例。
所述固体电解质可以是玻璃或结晶玻璃(玻璃陶瓷)。除了含有上述固体电解质之外，所述固体电解质层在必要时还可以含有粘合剂等。作为具体实例，所述粘合剂类似于在“正极活性物质层”的部分中列举的任何“粘合剂”。因此，省略了它的描述。
负极活性物质层
所述负极活性物质层至少含有负极活性物质。优选的是，所述负极活性物质层还含有上述固体电解质。此外，根据使用目的或使用用途，所述负极活性物质层可以含有用于全固态电池的负极活性物质层中的添加剂，如导电剂或粘合剂。
用于负极活性物质的材料不受特别限制。所述材料优选能够储存和释放金属离子，如锂离子。所述负极活性物质的实例包括氧化物负极活性物质、合金负极活性物质和碳材料。所述负极活性物质不限于这些实例。
氧化物负极活性物质不受特别限制。所述氧化物负极活性物质的实例包括钛酸锂(LTO)粒子。
合金负极活性物质不受特别限制。所述合金负极活性物质的实例包括Si合金负极活性物质和Sn合金负极活性物质。Si合金负极活性物质的实例包括硅、硅氧化物、硅碳化物、硅氮化物和它们的固溶体。Si合金负极活性物质可以含有除硅以外的元素，如Fe、Co、Sb、Bi、Pb、Ni、Cu、Zn、Ge、In、Sn或Ti。Sn合金负极活性物质的实例包括锡、锡氧化物、锡氮化物和它们的固溶体。Sn合金负极活性物质可以含有除锡以外的元素，如Fe、Co、Sb、Bi、Pb、Ni、Cu、Zn、Ge、In、Ti或Si。在这些负极活性物质中，Si合金负极活性物质是优选的。
碳材料不受特别限制。碳材料的实例包括硬碳、软碳和石墨。
用于负极活性物质层中的固体电解质、导电剂、粘合剂或其它添加剂可以适当地是在“正极活性物质层”和“固体电解质层”的部分中描述的任何物质。
负极集电器层
用于负极集电器层中的导电材料不受特别限制。可以适当地采用能够用于全固态电池的任何导电材料。用于负极集电器层中的导电材料的实例包括SUS、铝、铜、镍、铁、钛和碳。所述导电材料不限于这些实例。
负极集电器层的形状不受特别限制。所述形状的实例包括箔状、板状和网眼状。在这些形状中，箔状是优选的。
下文通过实施例的方式详细描述本公开内容。以下实施例不意图限制本公开内容的用途。
实施例1
步骤(a)：提供堆叠电池单元中除第一集电器层以外的堆叠体
在实施例1中，制造堆叠体以使得“第一集电器层”和“第一活性物质层”是“正极集电器层”和“正极活性物质层”，并且“第二集电器层”和“第二活性物质层”是“负极集电器层”和“负极活性物质层”。
步骤(a-1)
将聚偏二氟乙烯(PVdF)、正极活性物质粒子、固体电解质(Li2S-P2S5类玻璃陶瓷)和VGCF(由昭和电工公司(Showa Denko K.K.)制造)添加到由聚丙烯制成的容器中，并且通过使用超声波分散设备(由SMT公司(SMT Co.,Ltd.)制造：UH-50)搅拌30秒。接下来，通过使用振荡器(由柴田科学株式会社(Sibata Scientific Technology Ltd.)制造：TTM-1)将容器振荡3分钟，并且通过使用超声波分散设备将所述材料进一步搅拌30秒。然后，通过使用振荡器将容器进一步振荡3分钟，并且通过刮刀法使用施涂器将所获得的用于正极活性物质层的材料施涂到铝箔上。将所施涂的用于正极活性物质层的材料进行空气干燥，然后在热板上在100℃下干燥30分钟。由此，在铝箔上形成正极活性物质层。
正极活性物质粒子是具有铌酸锂涂层的正极活性物质粒子(具有Li1.5Co1/3Ni1/ 3Mn1/3O2作为主相的粒子)，其是通过使用滚动流化床式涂布机(由Powrex公司(PowrexCorporation)制造)在大气下用铌酸锂涂布正极活性物质粒子并且在大气下烘烤而获得。
步骤(a-2)
将PVdF、负极活性物质粒子(LTO粒子)和固体电解质(Li2S-P2S5类玻璃陶瓷)添加到由聚丙烯制成的容器中，并且通过使用超声波分散设备(由SMT公司制造：UH-50)搅拌30秒。通过刮刀法使用施涂器将所获得的用于负极活性物质层的材料施涂到铜箔的两面上。将所施涂的用于负极活性物质层的材料进行空气干燥，然后在热板上在100℃下干燥30分钟。由此，在铜箔的两面上形成负极活性物质层。
步骤(a-3)
将庚烷、丁二烯橡胶(BR)和固体电解质(Li2S-P2S5类玻璃陶瓷)添加到由聚丙烯制成的容器中，并且通过使用超声波分散设备(由SMT公司制造：UH-50)搅拌30秒。接下来，通过使用振荡器(由柴田科学株式会社制造：TTM-1)将容器振荡3分钟，并且通过使用超声波分散设备将所述材料进一步搅拌30秒。然后，通过使用振荡器将容器进一步振荡3分钟，并且通过刮刀法使用施涂器将所获得的用于固体电解质层的材料施涂到铝箔上。将所施涂的用于固体电解质层的材料进行空气干燥，然后在热板上在100℃下干燥30分钟。由此，在铝箔上形成固体电解质层。
步骤(a-4)
将在步骤(a-2)中形成的负极活性物质层切割成7.2cm2×7.2cm2的面积。类似地，将在步骤(a-3)中形成的固体电解质层切割成7.2cm2×7.2cm2的面积。然后，将负极活性物质层和固体电解质层贴合并且以1.6t/cm压制以使得负极活性物质层和固体电解质层彼此直接接触，从而获得堆叠体，所述堆叠体具有“铝箔-固体电解质层-负极活性物质层-铜箔(负极集电器层)-负极活性物质层-固体电解质层-铝箔”的结构。
步骤(a-5)
将在步骤(a-1)中形成的正极活性物质层切割成7.0cm2×7.0cm2的面积。从所获得的具有“铝箔-固体电解质层-负极活性物质层-铜箔(负极集电器层)-负极活性物质层-固体电解质层-铝箔”的结构的堆叠体中去除铝箔。然后，将正极活性物质层和固体电解质层贴合并且以1.6t/cm压制以使得正极活性物质层和固体电解质层彼此直接接触，从而获得堆叠体，所述堆叠体具有“铝箔-正极活性物质层-固体电解质层-负极活性物质层-铜箔(负极集电器层)-负极活性物质层-固体电解质层-正极活性物质层-铝箔”的结构。
然后，去除铝箔，并且以5.0t/cm压制堆叠体，从而获得具有“正极活性物质层-固体电解质层-负极活性物质层-铜箔(负极集电器层)-负极活性物质层-固体电解质层-正极活性物质层”的结构的堆叠体。
对所获得的堆叠体进行辊压以将厚度的最大值与最小值之间的差调节为1μm。
类似于图4，通过使用数字指示器(由得乐株式会社制造)在各端面上对称且均匀地确定的16个测量点处测量堆叠体而获得堆叠体的厚度的最大值与最小值之间的差。
所获得的堆叠体的厚度的最大值是400μm。因此，相对于堆叠体的厚度的最大值(100％)，堆叠体的厚度的最大值与最小值之间的差是0.25％。
步骤(b)：通过利用粘接剂将第一集电器层粘合至堆叠体在其堆叠方向上的各端面而获得堆叠电池单元
步骤(b-1)
以25:72的体积比(炉黑:PVdF)称量作为导电碳的炉黑和聚偏二氟乙烯(PVdF)。接下来，添加N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)并且制备含有导电碳的组合物。
将所制备的含有导电碳的组合物以2.0μm的厚度施涂到铝箔的一面上并且在100℃下干燥1小时。由此，准备在一面上涂有导电碳的铝箔作为各正极集电器层(第一集电器层)。
通过使用丁二烯橡胶(BR)，将如上文所述获得的正极集电器层贴合至步骤(a)中获得的堆叠体的两面，从而获得实施例1的堆叠电池单元。此时，贴合各正极集电器层，使得涂有导电碳的表面面向堆叠体的端面(即正极活性物质层的表面)。
步骤(c)：将两个以上堆叠电池单元堆叠在一起
将在步骤(b)中获得的20个堆叠电池单元堆叠在一起，并且焊接集电极耳。然后，相对于大气压以-0.08MPa将堆叠电池单元密封在膜层压体中，从而制造实施例1的全固态电池。在所制造的实施例1的全固态电池中，在大气压下经由膜层压体束缚的束缚压力是0.08MPa。
实施例2
以与实施例1类似的方式制造实施例2的全固态电池，不同的是将在步骤(a-5)中获得的堆叠体(“正极活性物质层-固体电解质层-负极活性物质层-铜箔(负极集电器层)-负极活性物质层-固体电解质层-正极活性物质层”)的厚度的最大值与最小值之间的差调节为15μm。
实施例3
以与实施例1类似的方式制造实施例3的全固态电池，不同的是将在步骤(a-5)中获得的堆叠体(“正极活性物质层-固体电解质层-负极活性物质层-铜箔(负极集电器层)-负极活性物质层-固体电解质层-正极活性物质层”)的厚度的最大值与最小值之间的差调节为30μm。
实施例4
以与实施例1类似的方式制造实施例4的全固态电池，不同的是在步骤(b-1)中，使用没有被导电碳涂布的铝箔代替在一面上涂有导电碳的铝箔作为各正极集电器层。
实施例5
以与实施例2类似的方式制造实施例5的全固态电池，不同的是在步骤(b-1)中，使用没有被导电碳涂布的铝箔代替在一面上涂有导电碳的铝箔作为各正极集电器层。
实施例6
以与实施例3类似的方式制造实施例6的全固态电池，不同的是在步骤(b-1)中，使用没有被导电碳涂布的铝箔代替在一面上涂有导电碳的铝箔作为各正极集电器层。
比较例1
以与实施例1类似的方式制造比较例1的全固态电池，不同的是在步骤(b-1)中，将正极集电器层与堆叠体贴合以使得在堆叠体之间设置有一个正极集电器层。
比较例2
以与实施例2类似的方式制造比较例2的全固态电池，不同的是在步骤(b-1)中，将正极集电器层与堆叠体贴合以使得在堆叠体之间设置有一个正极集电器层。
比较例3
以与实施例3类似的方式制造比较例3的全固态电池，不同的是在步骤(b-1)中，将正极集电器层与堆叠体贴合以使得在堆叠体之间设置有一个正极集电器层。
比较例4
以与实施例4类似的方式制造比较例4的全固态电池，不同的是在步骤(b-1)中，将正极集电器层与堆叠体贴合以使得在堆叠体之间设置有一个正极集电器层。
比较例5
以与实施例5类似的方式制造比较例5的全固态电池，不同的是在步骤(b-1)中，将正极集电器层与堆叠体贴合以使得在堆叠体之间设置有一个正极集电器层。
比较例6
以与实施例6类似的方式制造比较例6的全固态电池，不同的是在步骤(b-1)中，将正极集电器层与堆叠体贴合以使得在堆叠体之间设置有一个正极集电器层。
评价
将所制造的实施例和比较例的全固态电池在25℃下在1.6V至2.7V的范围内以0.33C进行恒定电流-恒定电压(CC-CV)充电、然后进行CC-CV放电。然后，测量工作容量。结果示于表1中。
在以5MPa的束缚力束缚所制造的实施例和比较例的全固态电池的同时，以与上述类似的方式测量工作容量。结果示于表1中。
在以10MPa的束缚力束缚所制造的实施例和比较例的全固态电池的同时，以与上述类似的方式测量工作容量。结果示于表1中。
如从表1中所了解的，如果堆叠体的厚度的最大值与最小值之间的差相对大(例如15μm或30μm)，则只有当以约5MPa或10MPa的高束缚压力束缚全固态电池时，才能抑制比较例1至比较例6的全固态电池的工作容量的降低。当以1.0MPa的束缚压力束缚比较例2的全固态电池时，相对于作为“100”的实施例1的结果，工作容量是85。在实施例1至实施例6的全固态电池中，即使当以低束缚压力束缚(例如在大气压下经由膜层压体束缚)全固态电池时，也抑制了工作容量的降低。
更具体地，当在大气压下束缚比较例1至比较例6的全固态电池(束缚压力：0.08MPa)时，结果显示，随着堆叠体的厚度的最大值与最小值之间的差增加，工作容量显著降低。当在大气压下束缚实施例1至实施例6的全固态电池时，无论堆叠体的厚度的最大值与最小值之间的差如何，都基本上维持了工作容量。
从堆叠体的厚度的最大值与最小值之间的差是1μm、15μm和30μm的情况下的结果可了解，当所述差是例如10μm以上时，可以显著地发挥本公开内容的效果。
特别是，在其中第一集电器层在一面上涂有导电碳的实施例1至实施例3的全固态电池中，与其中第一集电器层没有被导电碳涂布的实施例4至实施例6的全固态电池相比，放电根据理论容量进行而没有受到堆叠体的厚度的最大值与最小值之间的差的影响。
在上述实施例和比较例中，对如下全固态电池进行了研究，在所述全固态电池中，“第一集电器层”和“第一活性物质层”是“正极集电器层”和“正极活性物质层”，并且“第二集电器层”和“第二活性物质层”是“负极集电器层”和“负极活性物质层”。即使在其中“第一集电器层”和“第一活性物质层”是“负极集电器层”和“负极活性物质层”并且“第二集电器层”和“第二活性物质层”是“正极集电器层”和“正极活性物质层”的全固态电池的情况下，也可以实现类似的效果。

Claims (8)

1.一种全固态电池，其特征在于包含两个以上具有单极结构的堆叠电池单元，其中
所述堆叠电池单元中的每一个包含依次堆叠的第一集电器层、第一活性物质层、固体电解质层、第二活性物质层、第二集电器层、第二活性物质层、固体电解质层、第一活性物质层和第一集电器层，
相邻堆叠的所述第一集电器层和所述第一活性物质层用粘接剂粘合在一起，
在所述两个以上堆叠电池单元的至少一个中，所述堆叠电池单元中除所述第一集电器层以外的堆叠体的厚度的最大值与最小值之间的差是10μm以上，并且
所述全固态电池在所述堆叠电池单元的堆叠方向上以1.0MPa以下的束缚压力被束缚。
2.根据权利要求1所述的全固态电池，其特征在于所述全固态电池在所述堆叠电池单元的堆叠方向上以0.7MPa以下的束缚压力被束缚。
3.根据权利要求1所述的全固态电池，其特征在于所述全固态电池在所述堆叠电池单元的堆叠方向上以0.2MPa以下的束缚压力被束缚。
4.根据权利要求1或2所述的全固态电池，其特征在于导电碳被涂布在所述第一集电器层的一面上或所述第一集电器层的两面上。
5.一种全固态电池的制造方法，所述全固态电池包含两个以上具有单极结构的堆叠电池单元，
所述堆叠电池单元中的每一个包含依次堆叠的第一集电器层、第一活性物质层、固体电解质层、第二活性物质层、第二集电器层、第二活性物质层、固体电解质层、第一活性物质层和第一集电器层，
在所述两个以上堆叠电池单元的至少一个中，所述堆叠体的厚度的最大值与最小值之间的差是10μm以上，
所述方法的特征在于包括：
(a)提供所述堆叠电池单元的每一个中除所述第一集电器层以外的堆叠体；
(b)通过利用粘接剂将所述第一集电器层粘合至所述堆叠体在其堆叠方向上的各端面而获得所述堆叠电池单元中的每一个；和
(c)将所述两个以上堆叠电池单元堆叠在一起，
还包括在所述堆叠电池单元的堆叠方向上以1.0MPa以下的束缚压力束缚所述全固态电池。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于在所述堆叠电池单元的堆叠方向上以0.7MPa以下的束缚压力束缚所述全固态电池。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于在所述堆叠电池单元的堆叠方向上以0.2MPa以下的束缚压力束缚所述全固态电池。
8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于导电碳被涂布在所述第一集电器层的一面上或所述第一集电器层的两面上。
CN202010118737.9A 2019-03-01 2020-02-26 全固态电池和其制造方法 Active CN111640992B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-037606 2019-03-01
JP2019037606A JP7211165B2 (ja) 2019-03-01 2019-03-01 全固体電池及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111640992A CN111640992A (zh) 2020-09-08
CN111640992B true CN111640992B (zh) 2024-04-16

Family

ID=69726414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010118737.9A Active CN111640992B (zh) 2019-03-01 2020-02-26 全固态电池和其制造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20200280102A1 (zh)
EP (1) EP3703168B1 (zh)
JP (1) JP7211165B2 (zh)
KR (1) KR102303703B1 (zh)
CN (1) CN111640992B (zh)
BR (1) BR102020003633A2 (zh)
RU (1) RU2725177C1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7322731B2 (ja) 2020-01-31 2023-08-08 トヨタ自動車株式会社 全固体電池
JP2023109290A (ja) 2022-01-27 2023-08-08 トヨタ自動車株式会社 電極、全固体電池、および、全固体電池の製造方法
CN116544487B (zh) * 2023-07-05 2023-09-22 安徽国麒科技有限公司 一种电池分容后智能组装装置及方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004179053A (ja) * 2002-11-28 2004-06-24 Nissan Motor Co Ltd バイポーラ電池、バイポーラ電池の製造方法、組電池および車両
JP2012226862A (ja) * 2011-04-15 2012-11-15 Toyota Motor Corp モノポーラ型固体電池、積層型固体電池および移動体
CN104752774A (zh) * 2013-12-26 2015-07-01 丰田自动车株式会社 全固体电池的制造方法以及全固体电池
CN105190945A (zh) * 2013-05-31 2015-12-23 松下知识产权经营株式会社 薄型电池
CN106981664A (zh) * 2016-01-18 2017-07-25 丰田自动车株式会社 全固体电池
JP2018106984A (ja) * 2016-12-27 2018-07-05 トヨタ自動車株式会社 全固体リチウムイオン電池
CN108400378A (zh) * 2018-03-15 2018-08-14 清陶（昆山）能源发展有限公司 一种柔性的全固态锂离子电池及其制备方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1131748A (ja) * 1997-07-11 1999-02-02 Sony Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2006294605A (ja) * 2005-03-18 2006-10-26 Nippon Zeon Co Ltd ポリマー電池用積層体、その製造方法およびポリマー電池
RU2295177C2 (ru) * 2005-04-21 2007-03-10 Общество с ограниченной ответственностью "Высокоэнергетические батарейные системы" (ООО "ВЭБС") Способ изготовления вторичного твердотельного источника тока
EP2001073B1 (en) * 2007-06-06 2012-02-22 Nissan Motor Co., Ltd. Secondary battery and method of producing the secondary battery
US20140170468A1 (en) * 2011-07-13 2014-06-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Battery module
JP2017027654A (ja) * 2013-12-12 2017-02-02 住友電気工業株式会社 炭素材料被覆金属多孔体、集電体、電極及び蓄電デバイス
US9899700B2 (en) * 2014-08-21 2018-02-20 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Methods to form biocompatible energization elements for biomedical devices comprising laminates and deposited separators
EP3411917A4 (en) * 2016-02-01 2020-03-18 The Regents of The University of Michigan SEGMENTED CELL ARCHITECTURE FOR SOLID BATTERIES
KR101966774B1 (ko) * 2016-03-29 2019-04-08 주식회사 엘지화학 이차전지용 음극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 이차전지
JP2017204377A (ja) * 2016-05-11 2017-11-16 トヨタ自動車株式会社 全固体電池
JP6597558B2 (ja) 2016-10-31 2019-10-30 トヨタ自動車株式会社 硫化物全固体電池
JP7065323B2 (ja) * 2017-02-09 2022-05-12 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 全固体電池およびその製造方法
JP6729481B2 (ja) * 2017-04-28 2020-07-22 トヨタ自動車株式会社 積層電池
DE102017213024A1 (de) * 2017-07-28 2019-01-31 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung von Elektroden für Batteriezellen

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004179053A (ja) * 2002-11-28 2004-06-24 Nissan Motor Co Ltd バイポーラ電池、バイポーラ電池の製造方法、組電池および車両
JP2012226862A (ja) * 2011-04-15 2012-11-15 Toyota Motor Corp モノポーラ型固体電池、積層型固体電池および移動体
CN105190945A (zh) * 2013-05-31 2015-12-23 松下知识产权经营株式会社 薄型电池
CN104752774A (zh) * 2013-12-26 2015-07-01 丰田自动车株式会社 全固体电池的制造方法以及全固体电池
CN106981664A (zh) * 2016-01-18 2017-07-25 丰田自动车株式会社 全固体电池
JP2018106984A (ja) * 2016-12-27 2018-07-05 トヨタ自動車株式会社 全固体リチウムイオン電池
CN108400378A (zh) * 2018-03-15 2018-08-14 清陶（昆山）能源发展有限公司 一种柔性的全固态锂离子电池及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020140932A (ja) 2020-09-03
KR102303703B1 (ko) 2021-09-23
CN111640992A (zh) 2020-09-08
JP7211165B2 (ja) 2023-01-24
BR102020003633A2 (pt) 2020-09-29
EP3703168B1 (en) 2023-12-13
US20200280102A1 (en) 2020-09-03
EP3703168A1 (en) 2020-09-02
KR20200105749A (ko) 2020-09-09
RU2725177C1 (ru) 2020-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10297874B2 (en) Method of manufacturing all-solid-state battery
CN111640992B (zh) 全固态电池和其制造方法
KR101528027B1 (ko) 전극조립체의 제조공정
KR101523427B1 (ko) 전극조립체의 제조공정
JP6127528B2 (ja) 電極、全固体電池、およびそれらの製造方法
WO2019156172A1 (ja) リチウムイオン二次電池、リチウムイオン二次電池用負極構造体、及びリチウムイオン二次電池の製造方法
KR20160023072A (ko) 전극 조립체의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 전극 조립체
CN111463437A (zh) 全固体电池
CN111384433A (zh) 固体电解质层叠片及固体电池
CN111276668B (zh) 全固体电池用电极层叠体及其制造方法
CN111527627B (zh) 制造负极的方法以及由此获得的负极
EP4243153A1 (en) All-solid-state battery including positive electrode having wider area than negative electrode, and manufacturing method therefor
KR20190110348A (ko) 음극의 제조방법 및 이로부터 제조된 음극
WO2023162317A1 (ja) 全固体電池
US20230197928A1 (en) Battery electrode
EP4325617A1 (en) All-solid-state battery comprising two types of solid electrolyte layers and method for manufacturing same
KR102319539B1 (ko) 전고체 전지의 제조 방법
US20230231101A1 (en) Negative electrode, method of manufacturing negative electrode, and secondary battery including negative electrode
EP4135089A1 (en) All-solid-state battery comprising two types of solid electrolyte layers
EP4187671A1 (en) All-solid-state battery comprising thin film current collector and method for manufacturing same
KR20220057166A (ko) 다공성 지지층을 포함하는 바이폴라 전고체전지
JP2023004616A (ja) 全固体二次電池、積層全固体二次電池
JP2023534002A (ja) 多孔性支持層を含むバイポーラー全固体電池
JP2023060591A (ja) 固体電解質材料および全固体電池
KR20240096134A (ko) 단위 리튬 전극 제조방법 및 이를 포함하는 전극 적층체 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant