CN112670626A - 全固态电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种全固态电池，所述全固态电池包括：主体，包括固体电解质层以及交替堆叠的阳极层和阴极层且所述固体电解质层介于所述阳极层与所述阴极层之间。第一外电极设置在所述主体的一侧上并且包括第一电极层和设置在所述第一电极层上的第一导电树脂层，第二外电极设置在所述主体的另一侧上并且包括第二电极层和设置在所述第二电极层上的第二导电树脂层。保护层设置在所述主体的没有所述第一电极层和所述第二电极层的整个外表面上并设置在所述第一电极层和所述第二电极层上，并且在所述保护层的设置在所述第一电极层和所述第二电极层中的至少一个上的区域中包括至少一个开口。

Description

全固态电池
本申请要求于2019年10月16日在韩国知识产权局提交的第10-2019-0128545号韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用被全部包含于此。
技术领域
本发明构思涉及一种全固态电池。
背景技术
具有高能量密度的Li离子电池用于为便携式电子装置(诸如膝上型计算机和智能电话)供电。
近来，Li离子电池已被用于混合动力车辆、蓄电装置等，并且已被大型化。在这种情况下，需要更高的能量密度和输出密度，因此安全问题引起注意。
为了解决与具有大尺寸和高能量密度的Li离子电池有关的安全问题，正在开发使用不易燃或阻燃固体电解质的全固态电池。由于不使用根据现有技术的易燃有机液体电解质，因此预期将显著改善电池安全性。
在这种情况下，可能由于用作固体电解质的硫化物或氧化物材料与大气中的水分的反应而出现问题。
因此，在目前正在开发的全固态电池中，需要研究解决由电解质材料与水分的反应引起的问题和改善产品可靠性。
详细地，在烧结片式全固态电池的情况下，外电极的镀覆用于使得能够安装在基板上。在这种情况下，由于镀液的渗透而可能发生的电解质材料的退化可能导致产品的特性和可靠性的劣化，从而需要对其进行研究。
发明内容
本发明构思的一方面在于提供一种具有改善的防潮可靠性的全固态电池。
根据本发明构思的一方面，一种全固态电池包括：主体，包括固体电解质层以及交替堆叠的阳极层和阴极层且所述固体电解质层介于所述阳极层与所述阴极层之间。第一外电极设置在所述主体的一侧上并且包括第一电极层和设置在所述第一电极层上的第一导电树脂层，第二外电极设置在所述主体的另一侧上并且包括第二电极层和设置在所述第二电极层上的第二导电树脂层。保护层设置在所述主体的没有所述第一电极层和所述第二电极层的外表面上，并设置在所述第一电极层和所述第二电极层上，并且在所述保护层的设置在所述第一电极层和所述第二电极层中的至少一个上的区域中包括至少一个开口。
根据本发明构思的另一方面，一种全固态电池包括：主体，包括固体电解质层以及交替堆叠的阳极层和阴极层且所述固体电解质层介于所述阳极层与所述阴极层之间，并且所述主体具有在堆叠方向上彼此相对的第一表面和第二表面、连接到所述第一表面和所述第二表面并且彼此相对的第三表面和第四表面以及连接到所述第一表面至所述第四表面并且彼此相对的第五表面和第六表面。第一外电极设置在所述主体的一侧上并且包括第一电极层，第二外电极设置在所述主体的另一侧上并且包括第二电极层。保护层设置在所述主体的没有所述第一电极层和所述第二电极层的外表面上。
根据本发明构思的另一方面，一种全固态电池包括：主体，包括交替堆叠的多个阳极层和多个阴极层，且固体电解质层设置在所述多个阳极层与所述多个阴极层之间。第一电极层和第二电极层设置在所述主体的相应外表面上并且分别连接到所述多个阳极层和所述多个阴极层。保护层设置在所述主体的外表面上，以覆盖所述主体的没有所述第一电极层和所述第二电极层的所有外表面的整体。
附图说明
通过以下结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其他方面、特征和其他优点将被更清楚地理解，在附图中：
图1是示出根据本公开的实施例的全固态电池的示意性透视图；
图2A是沿着图1的线I-I′截取的截面图；
图2B是示出图2A中所示的A区域的放大图；
图3A是根据本公开的另一实施例的沿着图1的线I-I′截取的截面图；
图3B是示出图3A中所示的B区域的放大图；以及
图4A至图4E是示出根据本公开的实施例的制造全固态电池的工艺的步骤的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图如下描述本公开的实施例。
然而，本公开可按照许多不同的形式例示并且不应被解释为限于在此阐述的具体实施例。更确切地说，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并且将要把本公开的范围充分传达给本领域技术人员。
在整个说明书中，将理解的是，当元件(诸如层、区域或晶圆(基板))被称为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”所述另一元件“上”、“连接到”所述另一元件或“结合到”所述另一元件，或者可存在介于它们之间的其他元件。相比之下，当元件被称为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，可不存在介于它们之间的元件或层。相似的标记始终表示相似的元件。如在此使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的一项或更多项的任意组合以及所有组合。
将显而易见的是，尽管可在此使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等的术语来描述各种构件、组件、区域、层和/或部分，但是这些构件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例性实施例的教导的情况下，以下讨论的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分可被称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
为了便于描述，可在此使用诸如“上方”、“上面”、“下方”和“下面”的空间相对术语，以在附图中所示的方位上描述一个元件与其他元件的位置关系。将理解的是，空间相对术语意图除了包含附图中描绘的方位之外还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则描述为位于其他元件或特征的“上方”或“上面”的元件于是将被定位为位于所述其他元件或特征的“下方”或“下面”。因此，术语“上方”可根据附图的特定方向而包括上方和下方两种方位。装置可另外定位(旋转90度或处于其他方位)，并且在此使用的空间相对描述符可被相应地解释。
在此使用的术语仅描述特定实施例，并且本公开不受其限制。如在此使用的，除非上下文另外清楚地表明，否则单数形式也意图包括复数形式。将进一步理解的是，当在说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”列举存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、构件、元件和/或它们的组，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、构件、元件和/或它们的组。
在下文中，将参照示出本公开的实施例的示意图来描述本公开的实施例。在附图中，例如，由于制造技术和/或公差，可估计所示的形状的变型。因此，本公开的实施例不应被解释为限于在此所示的区域的特定形状，例如，可理解为包括由于制造导致的形状变化。以下实施例也可由它们中的一个或它们的组合构成。
以下描述的本公开的内容可具有各种构造，并且尽管在此仅描述了说明性的构造，但本公开不限于此。
在附图中，X方向可被定义为第二方向、L方向或长度方向，Y方向可被定义为第三方向、W方向或宽度方向，Z方向可被定义为第一方向、堆叠方向、T方向或厚度方向。
全固态电池
图1是示出根据本公开的实施例的全固态电池的示意性透视图。
图2A是沿着图1的线I-I′截取的截面图，图2B是示出图2A中所示的A区域的放大图。
在下文中，将参照图1和图2A以及图2B描述根据本公开的实施例的全固态电池100。
根据本公开的实施例的全固态电池100包括：主体110，包括固体电解质层111以及交替堆叠的阳极层121和阴极层122且固体电解质层111介于阳极层121与阴极层122之间，并且主体110具有在堆叠方向上彼此相对的第一表面1和第二表面2、连接到第一表面和第二表面并且彼此相对的第三表面3和第四表面4以及连接到第一表面至第四表面并且彼此相对的第五表面5和第六表面6；第一外电极131，设置在主体110的一侧上，并且包括第一电极层131a和设置在第一电极层131a上的第一导电树脂层131b；第二外电极132，设置在主体110的另一侧上，并且包括第二电极层132a和设置在第二电极层132a上的第二导电树脂层132b；以及保护层140，设置在主体110的外表面以及第一电极层131a和第二电极层132a上，并且在保护层140的设置在第一电极层131a和第二电极层132a中的至少一个上的区域中包括至少一个开口H。
固体电解质层111、阳极层121和阴极层122交替地堆叠在主体110中。
固体电解质层111、阳极层121和阴极层122中的每者设置为一个，并且可具有其中阳极层121设置在固体电解质层111的一个表面上并且阴极层122设置在固体电解质层111的另一表面上的结构。
可选地，固体电解质层111、阳极层121和阴极层122设置为多个固体电解质层111、多个阳极层121以及多个阴极层122，并且可具有其中阳极层121和阴极层122交替地堆叠且固体电解质层111介于它们之间的结构。
主体110的形状没有特别限制，但可以是六面体形状或者类似于六面体形状的形状，如图1中所示。
主体110可具有：第一表面1和第二表面2，在厚度方向(Z方向)上彼此相对；第三表面3和第四表面4，连接到第一表面1和第二表面2并且在长度方向(X方向)上彼此相对；以及第五表面5和第六表面6，连接到第一表面1和第二表面2、连接到第三表面3和第四表面4并且在宽度方向(Y方向)上彼此相对。
形成主体110的多个固体电解质层111没有特别限制，只要固体电解质层是氧化物基固体电解质即可。例如，固体电解质层可包括氧化物基固体电解质，氧化物基固体电解质为玻璃陶瓷基材料并且具有可在1000℃或更低的温度下烧结的NASICON(例如，钠(Na)超离子导体)结构。
具有NASICON结构的氧化物基固体电解质具有高导电性，同时在空气中是稳定的。
具有NASICON结构的氧化物基固体电解质可以是例如具有锂的磷酸盐。
详细地，磷酸盐可以是与Ti混合的磷酸锂盐(Li1+xAlxTi2-x(PO4)3)等。
可选地，Ti的一部分或整体可用四价金属(例如，四价过渡金属，但不限于此，诸如Ge、Sn、Hf、Zr等)取代。
可选地，为了增大Li的含量，Ti的一部分可用三价金属(例如，三价过渡金属，但不限于此，诸如Al、Ga、In、Y、La等)取代。
更具体地，包含锂(Li)且具有NASICON结构的磷酸盐为Li-Al-Ge-PO4基材料，例如，Li1+xAlxGe2-x(PO4)3、Li1+xAlxZr2-x(PO4)3、Li1+xAlxTi2-x(PO4)3等。
详细地，优选将预先添加了过渡金属(诸如阳极层121和阴极层122中包括的过渡金属)的Li-Al-Ge-PO4基材料用作固体电解质层111的材料。
例如，当阳极层121和阴极层122包括含有Co和Li的磷酸盐时，优选在固体电解质层111中包括预先添加了Co的Li-Al-Ge-PO4基材料。在这种情况下，可抑制在电极活性材料中包括的过渡金属洗脱到电解质中。
如上所述，固体电解质层111的材料可以是各种氧化物基固体电解质。作为特定示例，氧化物基固体电解质可以是Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3(LAGP)、Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP)等。
阳极层121和阴极层122设置为彼此相对或面对并且叠置且固体电解质层111介于它们之间。
阳极层121和阴极层122可交替地设置为彼此相对且固体电解质层介于它们之间。
阳极层121和阴极层122可分别暴露于主体110的第三表面3和第四表面4。
参照图2A，阳极层121与第四表面4间隔开并且通过主体110的第三表面3暴露，而阴极层122与第三表面间隔开并且通过主体110的第四表面4暴露。第一外电极131设置在主体110的第三表面3上以连接到阳极层121，而第二外电极132设置在主体110的第四表面4上以连接到阴极层122。
也就是说，阳极层121不连接到第二外电极132而连接到第一外电极131，而阴极层122不连接到第一外电极131而连接到第二外电极132。因此，阳极层121形成为与第四表面4间隔开预定距离，而阴极层122形成为与第三表面3间隔开预定距离。
阳极层121和阴极层122可通过设置在中间的固体电解质层111彼此电分离。
形成阳极层121和阴极层122的材料没有特别限制，而可使用例如包含活性电极材料、Li3BO3(LBO)前体和金属粉末的导电膏来形成。
活性电极材料可以是用于用作全固态电池的活性电极层的阳极层和阴极层的材料的已知材料。
例如，活性电极材料可以是包含Co的LiCoPO4。在该材料中，使用过渡金属(Co)进行取代的磷酸盐可用作活性电极材料。除Co之外，过渡金属还可以是Mn、Fe和Ni。
此外，关于过渡金属，阳极层121和阴极层122可包括相同的金属，并且阳极层121和阴极层122可包括彼此不同的过渡金属。此外，在阳极层121和阴极层122中可包括两种或更多种类型的过渡金属。
详细地，当使用在阳极层121和阴极层122中包括的相同的活性电极材料时，两个电极层的组成相同，因为在形成全固态电池的外电极之后不存在由于极性引起故障的问题，因此这是优选的。
此外，阳极层121的活性电极材料可以是例如LiCoO2、LiCoPO4、LiMn2O4、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2、LiNixMnyCo1-x-yO2、LiFePO4等。
此外，阴极层122的活性电极材料可以是例如Li金属、石墨、石墨/硅树脂(silicone)、Li4Ti5O12等。
所有的阳极层121和阴极层122包括Li3BO3(LBO)前体。
根据本公开的实施例，阳极层121和阴极层122包括活性电极材料和Li3BO3(LBO)前体，并且还可包括金属粉末。
金属粉末可以是Ag、Cu、Pt、Ni或Ag-Pd合金、Ag-Pt合金、Ag-Cu合金等，并且其直径可以是0.2μm至1.0μm。
由于阳极层121和阴极层122还可包括金属粉末，因此可存在不需要额外的集流体层的效果。
根据现有技术，全固态电池设置有设置在其中的额外的集流体层，在这种情况下，可能出现由烧结工艺中的金属氧化引起的问题。然而，根据本公开的实施例，不需要额外的集流体层，因此不会出现上述问题。
印刷用于形成阳极层121和阴极层122的导电膏的方法可以是丝网印刷法或凹版印刷法，但本公开的实施例不限于此。
外电极131和132设置在主体110上，并且分别包括电极层131a和132a以及导电树脂层131b和132b。
外电极131和132可包括分别连接到阳极层121和阴极层122的第一外电极131和第二外电极132。
第一外电极131包括第一电极层131a和第一导电树脂层131b，而第二外电极132包括第二电极层132a和第二导电树脂层132b。
当根据布置位置划分第一外电极131时，第一外电极131包括：连接部，设置在主体110的第三表面3上；以及带部，从连接部延伸到第一表面1、第二表面2、第五表面5和第六表面6的一部分。
当根据布置位置划分第二外电极132时，第二外电极132包括：连接部，设置在主体110的第四表面4上；以及带部，从连接部延伸到第一表面1、第二表面2、第五表面5和第六表面6的另一部分。
此外，第一电极层131a和第二电极层132a可利用具有导电性的任意材料(诸如金属等)形成，并且可考虑电特性、结构稳定性等来确定第一电极层131a和第二电极层132a中的每个的特定材料。
例如，第一电极层131a和第二电极层132a可使用包括导电金属的导电膏形成。
用于第一电极层131a和第二电极层132a的导电金属没有特别限制，只要导电金属电连接到阳极层121和阴极层122即可。例如，导电金属可以是从由铜(Cu)、银(Ag)、镍(Ni)以及它们的合金组成的组中选择的一种或更多种。
包括导电金属粉末的导电膏被涂敷，然后烧结以形成第一电极层131a和第二电极层132a。
第一导电树脂层131b和第二导电树脂层132b可包括导电金属和基体树脂。
包括在第一导电树脂层131b和第二导电树脂层132b中的导电金属可用于电连接到第一电极层131a和第二电极层132a。
包括在第一导电树脂层131b和第二导电树脂层132b中的导电金属没有特别限制，只要导电金属电连接到第一电极层131a和第二电极层132a即可。例如，导电金属可包括从由铜(Cu)、银(Ag)、镍(Ni)以及它们的合金组成的组中选择的一种或更多种。
包括在第一导电树脂层131b和第二导电树脂层132b中的导电金属可包括球形粉末颗粒和薄片状粉末颗粒中的一种或更多种。也就是说，导电金属可仅利用薄片状粉末颗粒形成，可仅利用球形粉末颗粒形成，或者可具有薄片状粉末颗粒和球形粉末颗粒混合的形式。
这里，球形粉末颗粒还可包括不是完全球形的形式，并且可包括例如其中长轴与短轴之间的长度比(长轴/短轴)为1.45或更小的形式。
薄片状粉末颗粒指的是具有平坦且细长形状的粉末颗粒，并且没有特别限制。然而，例如，长轴与短轴之间的长度比(长轴/短轴)可以是1.95或更大。
可根据使用扫描电子显微镜(SEM)通过扫描全固态电池的在宽度Y方向上的中央切割的在X和Z方向上的截面(L-T截面)而获得的图像来测量球形粉末颗粒和薄片状粉末颗粒的长轴和短轴的长度。
包括在第一导电树脂层131b和第二导电树脂层132b中的基体树脂用于确保粘附性并且吸收冲击。
包括在第一导电树脂层131b和第二导电树脂层132b中的基体树脂没有特别限制，只要基体树脂具有粘附性和吸收冲击性，并且与导电金属粉末混合以制造膏即可。例如，基体树脂可包括环氧树脂。
此外，第一外电极131还包括设置在第一导电树脂层131b上的第一镀层131c和131d，而第二外电极132还包括设置在第二导电树脂层132b上的第二镀层132c和132d。
第一镀层131c、131d和第二镀层132c、132d用于改善安装特性。
第一镀层131c、131d和第二镀层132c、132d可以是镍(Ni)镀层或锡(Sn)镀层，并且第一镀层和第二镀层中的每个可具有Ni镀层131c和132c以及Sn镀层131d和132d顺序形成在第一导电树脂层131b和第二导电树脂层132b上的形式，并可包括多个Ni镀层和/或多个Sn镀层。
保护层140设置在主体110的外表面上，以及除保护层140的设置在第一电极层131a和第二电极层132a上的区域中包括的至少一个开口H之外的第一电极层131a和第二电极层132a的整体上。
保护层140可通过阻挡水分渗透路径而用于改善防潮可靠性。
此外，保护层140可通过密封主体110的精细孔或裂纹来防止水分通过主体的外表面渗透到主体110中。
另外，由于保护层140不包括导电金属并且具有绝缘特性，因此保护层设置在主体的外表面上以及第一电极层131a和第二电极层132a上，这在吸收冲击和抑制应力传播方面更有效。
在根据现有技术的Li离子电池的情况下，由于提供了外包装，因此不存在防潮缺陷的问题，因此不需要额外的保护层。
然而，在最近的全固态电池的情况下，提供两种情况，具有外包装的形式和不具有外包装的形式。在它们之间，在具有额外的外包装的形式的全固态电池的情况下，不需要额外的保护层。然而，在不具有外包装的后一种情况下，可能发生防潮缺陷的问题。
根据本公开的实施例的全固态电池是不具有外包装的烧结片式全固态电池，并且根据所使用的电解质的类型可能发生防潮缺陷的问题。
根据本公开的实施例，保护层140设置在主体110的外表面上以及第一电极层131a和第二电极层132a上，因此防止了防潮缺陷以改善可靠性。
保护层140可包括Al2O3、SiO2、ZrO2、Ta2O3、TiO2和Si3N4之中的一种或更多种。
因此，保护层140可包括Al2O3/SiO2、Al2O3/TiO2等之中的一种或更多种。
Al2O3是用于形成具有高密度的膜的有利材料，并且保护层140包括Al2O3，因此可形成具有优异防潮性的保护层。
此外，由于SiO2和TiO2具有粘附到主体的表面的优异的效果，因此与环氧树脂或无机化合物相比，它们可有更利于形成保护层。
详细地，在包括氮化物的Si3N4的情况下，其与SiO2相比相对便宜，但具有相同的涂层性质，因此可获得更有利的效果。
然而，保护层140的材料可以是任意材料，只要材料不具有导电性，并且材料不与空气中的水分或二氧化碳反应即可，但其不限于上述材料。
保护层140可使用原子层沉积(ALD)工艺、喷雾干燥工艺、溅射工艺等形成。
详细地，当保护层140使用原子层沉积(ALD)法形成时，其具有甚至包括显著小的间隙的薄膜的涂层的优点。
保护层140可包括具有两层或更多层的多层薄膜。当保护层140使用原子层沉积(ALD)法、喷雾干燥法、溅射法等形成时，可形成薄膜，因此保护层140形成为具有至少两层的多层结构。
当保护层140具有包括两层或更多层的多层薄膜的形式时，与单层相比，防潮性改善效果可更优异。
保护层140的厚度可大于或等于10nm且小于或等于200nm。当保护层140的厚度大于或等于10nm且小于或等于200nm时，可实现具有优异的防潮可靠性的全固态电池。
如果保护层140的厚度小于10nm，则保护层140的厚度薄，因此降低了防潮可靠性改善效果。
此外，如果保护层140的厚度超过200nm，则可能存在镀覆缺陷的发生率增大的问题。
根据本公开的实施例，在保护层140的设置在第一电极层131a和第二电极层132a上的区域中包括至少一个开口H。
第一导电树脂层131b通过设置在第一电极层131a上的开口H与第一电极层131a接触，而第二导电树脂层132b通过设置在第二电极层132a上的开口H与第二电极层132a接触。也就是说，开口H可利用第一导电树脂层131b或第二导电树脂层132b填充。
在形成保护层140时，在包括固体电解质层111、阳极层121和阴极层122的主体110上形成第一电极层131a和第二电极层132a，然后在主体110的暴露的外表面以及第一电极层131a和第二电极层132a上形成保护层140，并且去除保护层140的形成在第一电极层131a和第二电极层132a上的一部分以形成开口H。
去除其中将要形成开口H的区域的方法可以是例如激光加工、机械抛光、干蚀刻、湿蚀刻、使用带保护层的遮蔽沉积法(shadowing deposition method)等。
在这种情况下，开口H的面积可以是保护层140的设置在第一电极层131a的连接部上的区域和保护层140的设置在第二电极层132a的连接部上的区域中的每个区域的面积的20％至90％。
如果开口H的面积小于保护层140的设置在第一电极层131a的连接部上的区域和保护层140的设置在第二电极层132a的连接部上的区域中的每个区域的面积的20％，则第一电极层131a与第一导电树脂层131b之间以及第二电极层132a与第二导电树脂层132b之间的电连接性降低，因此ESR可增大。
另一方面，如果开口H的面积超过保护层140的设置在第一电极层131a的连接部上的区域和保护层140的设置在第二电极层132a的连接部上的区域中的每个区域的面积的90％，则防潮可靠性改善效果可能不足。
此外，开口H的形状没有特别限制，可以是例如诸如圆形形状、四边形形状、椭圆形形状或者圆角四边形形状的形状，或者可具有不规则的形状。
另外，开口H的数量没有特别限制，并且在图2A中示出了在第一电极层131a和第二电极层132a中的每个上的一个开口，但其不必限于此，可在每个电极层上设置多个开口(例如，两个或更多个开口)。
根据本公开的实施例，缓冲层151还可设置在固体电解质层111与阳极层121之间以及固体电解质层111与阴极层122之间。
缓冲层可用于降低电解质和电极界面的电阻，并且防止在电化学反应期间电解质材料中的一些成分被还原并且运动到阴极。
图3A是根据本公开的另一实施例的沿着图1的线I-I'截取的截面图，图3B是示出图3A中所示的B区域的放大图。
在下文中，参照图3A和图3B，将描述根据本公开的另一实施例的全固态电池100。然而，为了避免重复的描述，省略了与根据本公开的实施例的全固态电池100共同的描述。
根据本公开的另一实施例的全固态电池100包括：主体110，包括固体电解质层111以及交替堆叠的阳极层121和阴极层122且固体电解质层111介于阳极层121与阴极层122之间，并且主体110具有在堆叠方向上彼此相对的第一表面1和第二表面2、连接到第一表面1和第二表面2并且彼此相对的第三表面3和第四表面4以及连接到第一表面至第四表面并且彼此相对的第五表面5和第六表面6；第一外电极131，设置在主体110的一侧上并且包括第一电极层131a；第二外电极132，设置在主体110的另一相对侧上并且包括第二电极层132a；以及保护层140，设置在主体110的外表面上。
在包括固体电解质层111、阳极层121和阴极层122的主体110上形成第一电极层131a和第二电极层132a，然后在主体110的暴露的外表面以及第一电极层131a和第二电极层132a上形成保护层140，并且从保护层140去除保护层140的形成在第一电极层131a和第二电极层132a上的部分但保留保护层140的设置在第一电极层131a和第二电极层132a的端部的部分，因此保护层140设置在主体110的外表面上。例如，保护层140设置在主体110的外表面的没有第一电极层131a和第二电极层132a的所有部分上。
去除形成在第一电极层131a和第二电极层132a上的保护层140的方法可以是例如激光加工、机械抛光、干蚀刻、湿蚀刻、使用带保护层的遮蔽沉积法等。
此外，第一外电极131还包括设置在第一电极层131a上的第一镀层131c和131d，而第二外电极132还包括设置在第二电极层132a上的第二镀层132c和132d。
第一镀层131c、131d和第二镀层132c、132d用于改善安装特性。
第一镀层131c、131d和第二镀层132c、132d可以是镍(Ni)镀层或锡(Sn)镀层，并且第一镀层和第二镀层中的每个可具有Ni镀层131c和132c以及Sn镀层131d和132d顺序形成在第一导电树脂层131b和第二导电树脂层132b上的形式，并可包括多个Ni镀层和/或多个Sn镀层。
根据本公开的另一实施例，保护层140可设置为覆盖第一电极层131a和第二电极层132a中的每个的设置在主体110的第一表面1、第二表面2、第五表面5和第六表面6上的端部或边缘的一部分。例如，保护层140可延伸覆盖第一电极层131a和第二电极层132a的所有外围边缘。
保护层140设置为覆盖第一电极层131a和第二电极层132a中的每个的设置在主体110的第一表面1、第二表面2、第五表面5和第六表面6上的端部或边缘的一部分。在这种情况下，当形成镀层时，可防止镀覆液渗透到第一电极层131a和第二电极层132a的端部中。因此，防潮可靠性改善效果可得到改善。
制造全固态电池的方法
图4A至图4E是示出根据本公开的实施例的制造全固态电池的工艺的步骤的示意图。
在下文中，参照图4A至图4E，将描述根据本公开的实施例的制造全固态电池100的方法。
如图4A中所示，根据本公开的实施例，形成主体110，主体包括一个或更多个固体电解质层111以及交替堆叠的一个或更多个阳极层121和阴极层122且固体电解质层111介于阳极层121与阴极层122之间，并且烧结主体110。
在烧结的主体110的第三表面3和第四表面4上分别形成第一电极层131a和第二电极层132a。
第一电极层131a和第二电极层132a可通过涂敷包含银(Ag)的导电膏来形成。
接下来，如图4B中所示，在主体110的暴露的外表面上以及第一电极层131a和第二电极层132a上形成保护层140。
形成保护层140的方法不受特别限制，可以是例如原子层沉积(ALD)工艺、喷雾干燥工艺、溅射工艺等。
接下来，如图4C中所示，去除保护层140的形成在第一电极层131a和第二电极层132a中的每个上的一部分以形成开口H。
去除其中将要形成开口H的区域的方法可以是例如激光加工、机械抛光、干蚀刻、湿蚀刻、使用带保护层的遮蔽沉积法等。
接下来，如图4D中所示，在第一电极层131a上形成第一导电树脂层131b，而在第二电极层132a上形成第二导电树脂层132b。
最后，如图4E中所示，在第一导电树脂层131b上进一步形成第一镀层131c和131d，而在第二导电树脂层132b上进一步形成第二镀层132c和132d。
第一镀层131c、131d和第二镀层132c、132d用于改善安装特性。
第一镀层131c、131d和第二镀层132c、132d可以是镍(Ni)镀层或锡(Sn)镀层，并且第一镀层和第二镀层中的每个可具有Ni镀层131c和132c以及Sn镀层131d和132d顺序形成在第一导电树脂层131b和第二导电树脂层132b上的形式，并可包括多个Ni镀层和/或多个Sn镀层。
如上所述，根据本发明构思的示例实施例，保护层设置在主体110的外表面上或者主体110的外表面以及第一电极层131a和第二电极层132a的除与开口H对应的区域之外的整体上，因此，可提供一种具有改善的防潮可靠性的全固态电池。
虽然以上已经示出并且描述了示例实施例，但对本领域技术人员来说将明显的是，在不脱离由所附权利要求限定的本公开的范围的情况下，可进行修改和变型。

Claims (22)

1.一种全固态电池，包括：
主体，包括固体电解质层以及交替堆叠的阳极层和阴极层且所述固体电解质层介于所述阳极层与所述阴极层之间；以及
第一外电极，设置在所述主体的一侧上，并且包括第一电极层和设置在所述第一电极层上的第一导电树脂层；
第二外电极，设置在所述主体的另一侧上，并且包括第二电极层和设置在所述第二电极层上的第二导电树脂层；以及
保护层，设置在所述主体的没有所述第一电极层和所述第二电极层的外表面上，并且设置在所述第一电极层和所述第二电极层上，
其中，在所述保护层的设置在所述第一电极层和所述第二电极层中的至少一个上的区域中包括至少一个开口。
2.根据权利要求1所述的全固态电池，其中，所述保护层包括Al2O3、SiO2、ZrO2、Ta2O3、TiO2和Si3N4之中的一种或更多种。
3.根据权利要求1所述的全固态电池，其中，所述保护层包括具有两层或更多层的多层薄膜。
4.根据权利要求1所述的全固态电池，其中，所述保护层的厚度大于或等于10nm且小于或等于200nm。
5.根据权利要求1所述的全固态电池，其中，所述第一导电树脂层和所述第二导电树脂层包括导电金属和基体树脂，
并且所述第一导电树脂层和所述第二导电树脂层中的至少一个延伸通过所述保护层中的所述至少一个开口以直接接触所述第一电极层或所述第二电极层。
6.根据权利要求1所述的全固态电池，其中，所述第一外电极还包括设置在所述第一导电树脂层上的第一镀层，并且
所述第二外电极还包括设置在所述第二导电树脂层上的第二镀层。
7.根据权利要求1所述的全固态电池，其中，所述固体电解质层包括具有NASICON结构的氧化物基固体电解质。
8.根据权利要求1所述的全固态电池，其中，在所述固体电解质层与所述阳极层之间以及所述固体电解质层与所述阴极层之间还设置有缓冲层。
9.一种全固态电池，包括：
主体，包括固体电解质层以及交替堆叠的阳极层和阴极层且所述固体电解质层介于所述阳极层与所述阴极层之间，并且所述主体具有在堆叠方向上彼此相对的第一表面和第二表面、连接到所述第一表面和所述第二表面并且彼此相对的第三表面和第四表面以及连接到所述第一表面、所述第二表面、所述第三表面和所述第四表面并且彼此相对的第五表面和第六表面；
第一外电极，设置在所述主体的一侧上，并且包括第一电极层；
第二外电极，设置在所述主体的另一侧上，并且包括第二电极层；以及
保护层，设置在所述主体的没有所述第一电极层和所述第二电极层的外表面上。
10.根据权利要求9所述的全固态电池，其中，所述保护层设置为覆盖所述第一电极层的设置在所述主体的所述第一表面、所述第二表面、所述第五表面和所述第六表面上的端部的一部分以及所述第二电极层的设置在所述主体的所述第一表面、所述第二表面、所述第五表面和所述第六表面上的端部的一部分。
11.根据权利要求9所述的全固态电池，其中，所述保护层包括Al2O3、SiO2、ZrO2、Ta2O3、TiO2和Si3N4之中的一种或更多种。
12.根据权利要求9所述的全固态电池，其中，所述保护层包括具有两层或更多层的多层薄膜。
13.根据权利要求9所述的全固态电池，其中，所述保护层的厚度大于或等于10nm且小于或等于200nm。
14.根据权利要求9所述的全固态电池，其中，所述第一外电极还包括设置在所述第一电极层上的第一镀层，并且
所述第二外电极还包括设置在所述第二电极层上的第二镀层。
15.根据权利要求9所述的全固态电池，其中，所述固体电解质层包括具有NASICON结构的氧化物基固体电解质。
16.根据权利要求9所述的全固态电池，其中，在所述固体电解质层与所述阳极层之间以及所述固体电解质层与所述阴极层之间还设置有缓冲层。
17.一种全固态电池，包括：
主体，包括交替堆叠的多个阳极层和多个阴极层，且固体电解质层设置在所述多个阳极层与所述多个阴极层之间；
第一电极层和第二电极层，设置在所述主体的相应外表面上并且分别连接到所述多个阳极层和所述多个阴极层；以及
保护层，设置在所述主体的外表面上，以覆盖所述主体的没有所述第一电极层和所述第二电极层的所有外表面的整体。
18.根据权利要求17所述的全固态电池，其中，所述保护层延伸覆盖所述第一电极层和所述第二电极层的所有外围边缘。
19.根据权利要求18所述的全固态电池，其中，所述保护层在所述第一电极层和所述第二电极层上延伸，
在所述保护层的设置在所述第一电极层上的区域中包括至少一个开口，并且在所述保护层的设置在所述第二电极层上的区域中包括至少另一开口，并且
所述全固态电池还包括：第一导电树脂层和第二导电树脂层，设置在所述保护层的相应部分上，并且各自延伸通过所述至少一个开口和所述至少另一开口中的相应开口以分别连接到所述第一电极层和所述第二电极层。
20.根据权利要求19所述的全固态电池，其中，所述全固态电池还包括：第一镀层和第二镀层，分别设置在所述第一导电树脂层和所述第二导电树脂层上。
21.根据权利要求17所述的全固态电池，其中，所述固体电解质层包括Li-Al-Ge-PO4基材料。
22.根据权利要求17所述的全固态电池，其中，所述全固态电池还包括分别设置在所述第一电极层和所述第二电极层上的第一镀层和第二镀层，并且
所述保护层为具有两层或更多层的多层薄膜，并且在所述第一电极层与所述第一镀层之间以及所述第二电极层与所述第二镀层之间延伸。
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