CN114695940A - 全固态电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种全固态电池及其制造方法。全固态电池包括电池主体、第一连接部和第二连接部，电池主体包括电极组件，电极组件具有在第一方向上彼此相对的第一表面和第二表面、在第二方向上彼此相对的第三表面和第四表面以及在第三方向上彼此相对的第五表面和第六表面，并且包括固体电解质层以及阴极和阳极，第一连接部和第二连接部分别设置在电极组件的第一表面和第二表面上。第一连接部包括第一集电电极和第一保护部，第二连接部包括第二集电电极和第二保护部，并且第一集电电极引出至第一连接部在第三方向上的一个表面，并且第二集电电极引出至第二连接部在第三方向上的一个表面。

Description

全固态电池及其制造方法
本申请要求于2020年12月31日在韩国知识产权局提交的第10-2020-0189695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
本公开涉及一种全固态电池及其制造方法。
背景技术
近来，使用电力作为能源的装置正在增加。随着应用电力的领域扩展到智能手机、便携式摄像机、笔记本、个人计算机(PCs)、电动车辆等，对使用电化学装置的储电装置的兴趣正在增长。在各种电化学装置中，能够充电放电、具有高工作电压和特别大的能量密度的锂二次电池颇受关注。
锂二次电池通过将能够嵌入锂离子和脱嵌锂离子的材料应用到阴极和阳极并且在阴极和阳极之间注入液体电解质来制造，并且通过根据在阳极和阴极之间锂离子的嵌入或脱嵌的氧化还原反应而产生或消耗电力。这种锂二次电池在电池的工作电压范围内基本稳定，并且具有以足够高的速度转移离子的能力。
当诸如非水电解质溶液的液体电解质用于这种锂二次电池时，具有放电容量高和能量密度高的优点。然而，锂二次电池难以实现高电压，并且锂二次电池具有电解质泄漏、着火或爆炸的高风险的问题。
为了解决上述问题，已经提出使用固体电解质代替液体电解质的二次电池来作为替代方案。固体电解质可分为聚合物类固体电解质和陶瓷类固体电解质。陶瓷类固体电解质具有稳定性高的优点。然而，陶瓷类固体电解质的问题在于：由于电解质与电极之间的界面处的接触不良、界面处的副反应等，导致离子导电性或充电/放电效率劣化。
发明内容
本公开的一方面可提供一种在防潮性方面具有高可靠性的全固态电池。
本公开的另一方面可提供一种具有简化的生产工艺的全固态电池。
本公开的另一方面可提供一种能够生产小尺寸产品的全固态电池。
根据本公开的一方面，一种全固态电池可包括：电池主体，包括电极组件以及第一边缘部和第二边缘部，所述电极组件具有在第一方向上彼此相对的第一表面和第二表面、在第二方向上彼此相对的第三表面和第四表面以及在第三方向上彼此相对的第五表面和第六表面，并且所述电极组件包括固体电解质层以及阴极和阳极，所述阴极和所述阳极在所述第三方向上堆叠且所述固体电解质层介于所述阴极和所述阳极之间，所述第一边缘部设置在所述电极组件的所述第三表面上，并且所述第二边缘部设置在所述电极组件的所述第四表面上；第一连接部，设置在所述电极组件的所述第一表面上；以及第二连接部，设置在所述电极组件的所述第二表面上。所述第一连接部可包括连接到所述阴极的第一集电电极和设置在所述第一集电电极上的第一保护部，所述第二连接部可包括连接到所述阳极的第二集电电极和设置在所述第二集电电极上的第二保护部，所述第一集电电极可引出至所述第一连接部在所述第三方向上的一个表面，并且所述第二集电电极可引出至所述第二连接部在所述第三方向上的一个表面。
根据本公开的另一方面，一种全固态电池可包括：电池主体，包括电极组件以及第一边缘部和第二边缘部，所述电极组件具有在第一方向上彼此相对的第一表面和第二表面、在第二方向上彼此相对的第三表面和第四表面以及在第三方向上彼此相对的第五表面和第六表面，并且所述电极组件包括固体电解质层以及阴极和阳极，所述阴极和所述阳极在所述第二方向上堆叠且所述固体电解质层介于所述阴极和所述阳极之间，所述第一边缘部设置在所述电极组件的所述第三表面上，并且所述第二边缘部设置在所述电极组件的所述第四表面上；第一连接部，设置在所述电极组件的所述第一表面上；以及第二连接部，设置在所述电极组件的所述第二表面上。所述第一连接部可包括连接到所述阴极的第一集电电极和设置在所述第一集电电极上的第一保护部，所述第二连接部可包括连接到所述阳极的第二集电电极和设置在所述第二集电电极上的第二保护部，所述第一集电电极可引出至所述第一连接部在所述第三方向上的一个表面，并且所述第二集电电极可引出至所述第二连接部在所述第三方向上的一个表面。
根据本公开的另一方面，一种全固态电池可包括：电池主体，包括电极组件，所述电极组件包括固体电解质层以及堆叠的阴极和阳极，且所述固体电解质层介于所述阴极和所述阳极之间；第一连接部，包括连接到所述阴极的第一集电电极和覆盖所述第一集电电极的第一陶瓷层；以及第二连接部，包括连接到所述阳极的第二集电电极和覆盖所述第二集电电极的第二陶瓷层。所述第一集电电极可包括从所述第一陶瓷层暴露的一端，并且所述第二集电电极可包括从所述第二陶瓷层暴露的一端。
根据本公开的另一方面，一种全固态电池可包括：电池主体，包括电极组件，所述电极组件包括固体电解质层以及堆叠的阴极和阳极，且所述固体电解质层介于所述阴极和所述阳极之间，所述阴极从所述电极组件的第一表面暴露，并且所述阳极从所述电极组件的与所述第一表面相对的第二表面暴露；第一连接部，包括设置在所述第一表面上并且连接到所述阴极的第一集电电极以及覆盖所述第一集电电极的第一绝缘层；以及第二连接部，包括设置在所述第二表面上并且连接到所述阳极的第二集电电极和覆盖所述第二集电电极的第二绝缘层。所述第一集电电极可包括从所述第一绝缘层暴露的一端，并且所述第二集电电极可包括从所述第二绝缘层暴露的一端。
根据本公开的另一方面，一种制造全固态电池的方法可包括：形成电池主体，所述电池主体包括电极组件，所述电极组件具有堆叠的阴极和阳极且固体电解质层介于所述阴极和所述阳极之间；在所述电池主体的一个表面上形成第一导电膏层，并且形成覆盖所述第一导电膏层并与所述电池主体接触的第一陶瓷膏层；在所述电池主体的另一表面上形成第二导电膏层，并且形成覆盖所述第二导电膏层并与所述电池主体接触的第二陶瓷膏层；以及同时烧结所述电池主体、所述第一导电膏层、所述第一陶瓷膏层、所述第二导电膏层以及所述第二陶瓷膏层。利用所述第一导电膏层通过烧结形成的第一集电电极连接到烧结的所述阴极，利用所述第二导电膏层通过烧结形成的第二集电电极连接到烧结的所述阳极，并且所述第一集电电极包括从第一陶瓷层暴露的一端，所述第一陶瓷层利用所述第一陶瓷膏层通过烧结形成，并且所述第二集电电极包括从第二陶瓷层暴露的一端，所述第二陶瓷层利用所述第二陶瓷膏层通过烧结形成。
附图说明
通过以下结合附图的具体描述，本公开的以上和其他方面、特征及优点将被更清楚地理解，在附图中：
图1是示意性示出根据本公开的示例性实施例的全固态电池的立体图；
图2是沿图1的线I-I'截取的截面图；
图3是图2的区域A的放大图；
图4是示意性示出图1的电池主体的立体图；
图5是示意性示出图4的电极组件的立体图；
图6是如在X方向上观察的图4的主视图；
图7是示出图1的第一连接部的内部的示图；
图8是示意性示出根据本公开的示例性实施例的全固态电池的修改示例的立体图；
图9是示出根据本公开的示例性实施例的全固态电池的修改示例的立体图；
图10是沿图9的线II-II'截取的截面图；
图11是示出图9的第一连接部的内部的示图；
图12是示意性示出根据本公开的另一示例性实施例的全固态电池的立体图；
图13是沿图12的线III-III'截取的截面图；
图14是图13的区域B的放大图；
图15是示意性示出图12的电池主体的立体图；
图16是示意性示出图13的电极组件的立体图；
图17是示出图12的第一连接部的内部的示图；
图18是根据本公开的另一示例性实施例的全固态电池的截面图；
图19是示意性示出图18的电池主体的立体图；
图20是根据本公开的另一示例性实施例的全固态电池的截面图；
图21是示意性示出图20的电池主体的立体图；
图22是示意性示出根据本公开的另一示例性实施例的全固态电池的立体图；
图23是示出图22的第一连接部的内部的示图；
图24是示意性示出根据本公开的另一示例性实施例的全固态电池的截面立体图；以及
图25是示出图24的第一连接部的内部的示图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。
在附图中，X方向可定义为第一方向、L方向或长度方向，Y方向可定义为第二方向、W方向或宽度方向，并且Z方向可定义为第三方向、T方向或厚度方向。
本公开涉及一种全固态电池100。图1至图7是示意性示出根据本公开的示例性实施例的全固态电池100的示图。参照图1至图7，根据本公开的全固态电池100可包括：电池主体110，包括电极组件120以及第一边缘部131和第二边缘部132，电极组件120具有在第一方向(X方向)上彼此相对的第一表面S1和第二表面S2、在第二方向(Y方向)上彼此相对的第三表面S3和第四表面S4、以及在第三方向(Z方向)上彼此相对的第五表面S5和第六表面S6，并且电极组件120包括固体电解质层111以及沿第三方向(Z方向)堆叠并且固体电解质层111介于其间的阴极121和阳极122，第一边缘部131设置在电极组件120的第三表面S3上，并且第二边缘部132设置在电极组件120的第四表面S4上；第一连接部141，设置在电极组件120的第一表面S1上；以及第二连接部142，设置在电极组件120的第二表面S2上。
在这种情况下，第一连接部141可包括连接到阴极121的第一集电电极141a和设置在第一集电电极141a上的第一保护部141b，并且第二连接部142可包括连接到阳极122的第二集电电极142a和设置在第二集电电极142a上的第二保护部142b。另外，第一集电电极141a可引出至第一连接部141在第三方向(Z方向)上的任何一个表面，第二集电电极142a可引出至第二连接部142在第三方向(Z方向)上的任何一个表面。第一集电电极141a和第二集电电极142a可引出至电极组件120在朝向第五表面S5或第六表面S6的方向上的表面。
也就是说，根据本示例性实施例的全固态电池100的集电电极可仅引出至其六个外表面中在第三方向(Z方向)上的任何一个表面。另外，当观察根据本示例性实施例的全固态电池100时，可仅通过其在第三方向(Z方向)上的一个表面观察到引出至外部的集电电极，并且观察不到集电电极被引出到其余五个表面。
参照图2，第一集电电极141a和第二集电电极142a可被引出至电极组件120在第三方向(Z方向)上的一个表面(第六表面S6)，并且第一集电电极141a和第二集电电极142a可设置为彼此间隔开且电池主体110介于第一集电电极141a和第二集电电极142a之间。在常规的烧结全固态电池中，连接到阴极和阳极的外电极被设置为覆盖电池主体的头表面(head surface)。在这种情况下，存在电池主体与外电极之间产生间隙，水分渗透到电池主体与外电极之间等问题。在本公开的上述示例性实施例中，集电电极最小程度地暴露于外部以有效地防止水分从外部渗透，从而实现高的防潮性可靠性。
另外，在常规技术中，存在由于外电极与电池主体之间在收缩行为方面的差异而导致可能留下内应力的问题，导致电池本身的机械强度劣化。根据本公开的全固态电池可通过如下方式具有改善的自身机械强度：通过单个烧结工艺同时烧结电池主体和电极(如稍后将描述的)，而不形成单独的外电极。此外，由于没有设置单独的外电极，所以组件本身可小尺寸化。
在根据本公开的全固态电池100中，第一连接部141可包括第一集电电极141a和第一保护部141b。此外，第二连接部142可包括第二集电电极142a和第二保护部142b。
在本公开的示例性实施例中，在全固态电池100中，第一保护部141b可设置为至少部分地覆盖第一集电电极141a，并且第二保护部142b可设置为至少部分地覆盖第二集电电极142a。设置保护部以至少部分地覆盖集电电极可意味着：保护部至少部分地分别设置在设置于根据本公开的全固态电池100的电极组件120上的第一集电电极141a和第二集电电极142a在第一方向(X方向)上的相对表面中的每个上，并且保护部设置为至少部分地分别与第一集电电极141a和第二集电电极142a中的每个接触。
在另一示例性实施例中，在全固态电池100中，第一保护部141b可设置为完全覆盖第一集电电极141a在第一方向(X方向)上的一个表面，并且第二保护部142b可设置为完全覆盖第二集电电极142a在第一方向(X方向)上的一个表面。保护部设置为完全覆盖集电电极在第一方向上的一个表面可意味着：当从第一方向(X方向)观察根据本公开的全固态电池100时，仅观察到保护部，并且观察不到集电电极，这是因为集电电极被保护部遮挡。也就是说，第一保护部141b可设置为不使第一集电电极141a在第一方向上暴露，并且第二保护部142b可设置为不使第二集电电极142a在第一方向(X方向)上暴露。以这种方式，当第一保护部141b设置为覆盖第一集电电极141a并且第二保护部142b设置为覆盖第二集电电极142a时，可减小集电电极暴露于外部的面积，从而使水分从外部渗透的路径最小化。在一个示例中，要素完全覆盖表面可意味着：要素覆盖整个表面，或者由于例如本领域普通技术人员所能辨认的工艺误差而使要素覆盖除了表面的一个或更多个点之外的整个表面或基本覆盖除了表面的一个或更多个点之外的整个表面。
另外，在根据本公开的示例性实施例的全固态电池100中，第一保护部141b可设置为覆盖电极组件120的第一表面S1，并且第二保护部142b可设置为覆盖电极组件120的第二表面S2。因此，第一集电电极141a可设置为与电极组件120的第一表面S1接触并且至少部分地覆盖第一表面S1，并且第一保护部141b可设置为覆盖第一集电电极141a。另外，第二集电电极142a可设置为与电极组件120的第二表面S2接触并且至少部分地覆盖第二表面S2，并且第二保护部142b可设置为覆盖第二集电电极142a。也就是说，第一集电电极141a可设置在电极组件120的第一表面S1上以连接到阴极121，并且第二集电电极142a可设置在电极组件120的第二表面S2上以连接到阳极122。
在本公开的示例性实施例中，在全固态电池100中，第一集电电极141a和/或第二集电电极142a在第二方向(Y方向)上的宽度的最大值可小于电池主体110的宽度的最大值。图7示意性示出了根据本公开的示例性实施例的第一连接部141的截面图。在本说明书中，第一连接部141的描述可等同地应用于第二连接部142。参照图1和图7，第一连接部141的第一集电电极141a和/或第二连接部142的第二集电电极142a在第二方向(Y方向)上的宽度的最大值W2可小于电池主体110在第二方向(Y方向)上的宽度的最大值W1。也就是说，W1和W2之间的关系可满足W2<W1。在本说明书中，特定构件的宽度的最大值可指在构件的五个任意位置处测量的在平行于第二方向(Y方向)的方向上的宽度的值中的最大值，并且可以是在室温(25℃)和常压(1个大气压)下测量的宽度的值。当第一集电电极141a和/或第二集电电极142a在第二方向(Y方向)上的宽度的最大值小于电池主体110在第二方向(Y方向)的方向上的宽度的最大值时，可防止第一集电电极141a和/或第二集电电极142a在根据本公开的全固态电池100的第二方向(Y方向)上暴露，从而进一步改善防潮性。
在示例性实施例中，第一集电电极141a和/或第二集电电极142a在第三方向(Z方向)上的高度的最大值可小于根据本公开的电池主体110在第三方向(Z方向)上的高度的最大值。参照图1和图7，第一连接部141的第一集电电极141a和/或第二连接部142的第二集电电极142a在第三方向(Z方向)上的高度的最大值H2可小于电池主体110在第三方向(Z方向)上的高度的最大值H1。也就是说，H1和H2之间的关系可满足H2<H1。在本说明书中，特定构件的高度的最大值可指在构件的五个任意位置处测量的在平行于第三方向(Z方向)的方向上的高度的值中的最大值，并且可以是在室温(25℃)和常压(1个大气压)下测量的高度的值。当第一集电电极141a和/或第二集电电极142a在第三方向(Z方向)上的高度的最大值小于电池主体110在第三方向(Z方向)上的高度的最大值时，第一集电电极141a和/或第二集电电极142a可仅暴露于根据本公开的全固态电池100在第三方向(Z方向)上的一个表面，从而降低水分渗透的可能性。
如上所述，当第一保护部141b设置为完全覆盖第一集电电极141a在第一方向(X方向)上的一个表面并且第二保护部142b设置为完全覆盖第二集电电极142a在第一方向(X方向)上的一个表面时，第一保护部141b和/或第二保护部142b在第三方向(Z方向)上的高度可等于电池主体110在第三方向(Z方向)上的高度的最大值H1。也就是说，第一保护部141b和第二保护部142b可分别设置在电池主体110在第一方向上的两个表面上，以至少在厚度方向上完全覆盖电池主体110。
另外，如上所述，当第一保护部141b设置为完全覆盖第一集电电极141a在第一方向(X方向)上的一个表面并且第二保护部142b设置为完全覆盖第二集电电极142a在第一方向(X方向)上的一个表面时，第一保护部141b和/或第二保护部142b在第二方向(Y方向)上的宽度可等于电池主体110在第二方向(Y方向)上的宽度的最大值W1。也就是说，第一保护部141b和第二保护部142b可分别设置在电池主体110在第一方向上的两个表面上，以至少在宽度方向上完全覆盖电池主体110。
另外，在本公开的示例性实施例中，当第一保护部141b设置为完全覆盖第一集电电极141a在第一方向(X方向)上的一个表面并且第二保护部142b设置为完全覆盖第二集电电极142a在第一方向(X方向)上的一个表面时，第一保护部141b和第二保护部142b可设置为分别完全覆盖电池主体110在第一方向上的两个表面。
在本公开的示例性实施例中，根据本公开的全固态电池100的电池主体110可包括电极组件120、第一边缘部131和第二边缘部132。电极组件120可包括固体电解质层111以及沿第三方向(Z方向)堆叠的阴极121和阳极122，且固体电解质层111介于阴极121和阳极122之间。
在如图2中所示的截面中观察阴极121和阳极122中的每个时，阴极121和阳极122可堆叠以分别暴露于电池主体110的两个相对端。具体地，阴极121和阳极122可分别暴露于电池主体110在第一方向(X方向)上的两个表面，阴极121可在朝向电极组件120的第一表面S1的方向上暴露，并且阳极122可在朝向电极组件120的第二表面S2的方向上暴露。
在示例性实施例中，根据本公开的全固态电池100的阴极121可包括阴极集电器121a和阴极活性材料121b。图3是图2的区域A的放大图。参照图3，本示例性实施例中的全固态电池100的阴极121可具有阴极活性材料121b设置在阴极集电器121a在第三方向上的两个表面上的结构。
在本公开的示例性实施例中，包括在阴极121中的阴极活性材料121b没有特别限制，只要其能够确保足够的容量即可。阴极活性材料121b的示例可包括从由锂钴氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物、磷酸锂铁氧化物和锂锰氧化物组成的组中的选择的一种或更多种，但不必然局限于此，并且可使用本领域中可获得的任何类型的阴极活性材料。
阴极活性材料的示例可以是由下式表示的化合物：LiaAl-bMbD2(其中，0.90≤a≤1.8且0≤b≤0.5)；LiaEl-bMbO2-cDc(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5且0≤c≤0.05)；LiE2- bMbO4-cDc(其中，0≤b≤0.5且0≤c≤0.05)；LiaNi1-b-cCobMcDα(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0<α≤2)；LiaNi1-b-cCobMcO2-αXα(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0<α<2)；LiaNi1-b-cCobMcO2-αX2(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbMcDα(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0<α≤2)；LiaNi1-b- cMnbMcO2-αXα(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbMcO2-αX2(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05且0<α<2)；LiaNibEcGdO2(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，且0.001≤d≤0.1)；LiaNibCocMndGeO2(其中，0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5且0.001≤e≤0.1)；LiaNiGbO2(其中，0.90≤a≤1.8且0.001≤b≤0.1)；LiaCoGbO2(其中，0.90≤a≤1.8且0.001≤b≤0.1)；LiaMnGbO2(其中，0.90≤a≤1.8且0.001≤b≤0.1)；LiaMn2GbO4(其中，0.90≤a≤1.8且0.001≤b≤0.1)；QO2；QS2；LiQS2；V2O5；LiV2O2；LiRO2；LiNiVO4；Li(3-f)J2(PO4)3(其中，0≤f≤2)；Li(3-f)Fe2(PO4)3(其中，0≤f≤2)；以及LiFePO4，其中，A是Ni、Co或Mn；M是Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V或稀土元素；D是O、F、S或P；E是Co或Mn；X是F、S或P；G是Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr或V；Q是Ti、Mo或Mn；R是Cr、V、Fe、Sc或Y；并且J是V、Cr、Mn、Co、Ni或Cu，并且当相应元素Mn已经存在于阴极活性材料中时，M或者G可被除了Mn之外的其他元素所替代。
阴极活性材料也可以是LiCoO2、LiMnxO2x(其中，x＝1或2)、LiNi1-xMnxO2x(其中，0<x<1)、LiNi1-x-yCoxMnyO2(其中，0≤x≤0.5且0≤y≤0.5)、LiFePO4、TiS2、FeS2、TiS3或FeS3，但不限于此。
作为阴极集电器，可使用网状类型的多孔体、网格类型的多孔主体等，并且可使用利用不锈钢、镍、铝等制成的多孔金属板，但阴极集电器不限于此。此外，阴极集电器可涂覆有抗氧化金属膜或抗氧化合金膜以防止氧化。
可选地，根据本公开的全固态电池的阴极可包括导电剂和粘合剂。导电剂没有特别限制，只要其具有导电性而不在根据本公开的全固态电池中引起化学变化即可。例如，可使用以下导电材料：石墨，诸如天然石墨或人造石墨；碳基材料，诸如炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、炉黑、灯黑或热炭黑；导电纤维，诸如碳纤维和金属纤维；氟化碳；金属粉末，诸如铝粉或镍粉；导电晶须，诸如氧化锌或钛酸钾晶须；导电金属氧化物，诸如氧化钛；或聚亚苯基衍生物。
粘合剂可用于改善活性材料和导电剂之间的结合强度。粘合剂的示例可包括聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)、磺化EPDM、丁苯橡胶、氟橡胶和各种共聚物，但不限于此。
应用于根据本公开的二次电池的阴极可通过将含有阴极活性材料的组合物直接涂覆在包含金属(诸如铜)的阴极集电器上并干燥来制造。可选地，阴极可通过将阴极活性材料组合物涂覆在单独的支撑体上，然后固化阴极活性材料组合物来制造，并且在这种情况下，可不包括单独的阴极集电器。
根据本公开的全固态电池100的阳极122可包括阳极集电器122a和阳极活性材料122b。图3是图2的区域A的放大图。参照图3，本示例性实施例中的全固态电池100的阳极122可具有阳极活性材料122b设置在阳极集电器122a在第三方向上的两个表面上的结构。如图2和图3中所示，固体电解质层111的平均长度可大于如上所述的阴极活性材料121b、阳极活性材料122b、阴极集电器121a和阳极集电器122a中的每个的平均长度。
包括在根据本公开的全固态电池中的阳极可包括常用的阳极活性材料。对于阳极活性材料，可使用碳基材料、硅、氧化硅、硅基合金、硅-碳基复合材料、锡、锡基合金、锡-碳复合材料、金属氧化物或它们的组合，并且阳极活性材料可包括锂金属和/或锂金属合金。
锂金属合金可包括锂和可与锂合金化的金属/类金属。可与锂合金化的金属/类金属示例可以是Si、Sn、Al、Ge、Pb、Bi、Sb、Si-Y合金(其中，Y是碱金属、碱土金属、第13族元素至16族元素、过渡金属、稀土元素或它们的组合，并且不包括Si)、Sn-Y合金(其中，Y是碱金属、碱土金属、第13族元素至16族元素、过渡金属、过渡金属氧化物(诸如锂钛氧化物(Li4Ti5O12))、稀土元素或它们的组合，并且不包括Sn)以及MnOx(其中，0≤x≤2)。元素Y可以是Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Rf、V、Nb、Ta、Db、Cr、Mo、W、Sg、Tc、Re、Bh、Fe、Pb、Ru、Os、Hs、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、B、Al、Ga、Sn、In、Tl、Ge、P、As、Sb、Bi、S、Se、Te、Po或它们的组合。
此外，可与锂合金化的金属/类金属氧化物可以是锂钛氧化物、钒氧化物、锂钒氧化物、SnO2、SiOx(其中0<x<2)等。例如，阳极活性材料可包括从由元素周期表的第13族元素至第16族元素组成的组中选择的一种或更多种元素。阳极活性材料的示例可包括从由Si、Ge和Sn组成的组中选择的一种或更多种元素。
碳基材料可以是结晶碳、无定形碳或它们的混合物。结晶碳可以是石墨，诸如呈无定形形式、板状形式、薄片形式、球形形式或纤维形式的天然石墨或人造石墨。此外，无定形碳可以是软碳(低温烧制碳)、硬碳、中间相沥青碳化物、烧制焦炭、石墨烯、炭黑、富勒烯烟灰、碳纳米管或碳纤维，但不限于此。
硅可从由Si、SiOx(其中0<x<2，例如0.5至1.5)、Sn、SnO2、含硅金属合金及它们的混合物组成的组中选择。含硅金属合金的示例除了硅之外还可包括Al、Sn、Ag、Fe、Bi、Mg、Zn、In、Ge、Pb和Ti中的一种或更多种。
根据本公开的全固态电池的阳极集电器可具有与阴极集电器的构造相同的构造。作为阳极集电器，例如，可使用网状类型、网格类型等的多孔主体，并且可使用利用不锈钢、镍、铝等制成的多孔金属板，但阳极集电器不限于此。此外，阳极集电器可涂覆有抗氧化金属膜或抗氧化合金膜以防止氧化。
除了使用阳极活性材料代替阴极活性材料之外，阳极可根据与上述制造阴极的方法几乎相同的方法制造。
在本公开的示例性实施方案中，根据本公开的固体电解质层可利用从由石榴石型固体电解质、钠离子导体型固体电解质、锗酸锌锂型固体电解质、钙钛矿型固体电解质和锂磷氧氮型固体电解质组成的组中选择的一种或更多种形成。
石榴石型固体电解质可指由LiaLabZrcO12表示的锂镧锆氧化物(LLZO)，(诸如Li7La3Zr2O12)，并且钠离子导体型固体电解质可指由Li1+xAlxTi2-x(PO4)3(其中，0<x<1)表示的磷酸锂铝钛(LATP)，磷酸锂铝钛(LATP)是如下物质的化合物：在其中引入Ti的Li1+ xAlxM2-x(PO4)3(LAMP)(其中，0<x<2且M是Zr、Ti或Ge)、由Li1+xAlxGe2-x(PO4)3(其中，0<x<1)表示的其中引入过量的锂的磷酸锂铝锗(LAGP)(诸如Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3)、和/或由LiZr2(PO4)3表示的磷酸锆锂(LZP)。
锗酸锌锂型固体电解质可由Li3AO4-(1-x)Li4BO4(其中，A是P、As、V等，并且B是Si、Ge、Ti等，0<x<1)表示，并且可指固溶体氧化物(包括Li4Zn(GeO4)4、Li10GeP2O12(LGPO)、Li3.5Si0.5P0.5O4、Li10.42Si(Ge)1.5P1.5Cl0.08O11.92等)或者可指由Li4-xM1-yM'yS4(其中M是Si或Ge，且M'是P、Al、Zn或Ga)表示的固溶体硫化物(包括Li2S-P2S5、Li2S-SiS2、Li2S-SiS2-P2S5、Li2S-GeS2等)。
钙钛矿型固体电解质可指由Li3xLa(2/3)-x□(1/3)-2xTiO3(其中0<x<0.16，□表示空位)表示的钛酸镧锂(LLTO)，(诸如Li1/8La5/8TiO3)，并且锂磷氧氮型固体电解质可指类似于锂磷氮氧化物的氮化物(诸如Li2.8PO3.3N0.46)。
根据本公开的全固态电池100的电池主体110可包括设置在电极组件120的第三表面S3上的第一边缘部131和设置在电极组件120的第四表面S4上的第二边缘部132。第一边缘部131和第二边缘部132可包括陶瓷材料，例如，氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、氧化铍(BeO)、氮化硼(BN)、硅(Si)、碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、钛酸钡(BaTiO3)、二氧化锆(ZrO2)、以及它们混合物、它们的氧化物和/或它们的氮化物，或者任何其他合适的陶瓷材料，但不限于此。此外，第一边缘部131和第二边缘部132可包括上述固体电解质中的一种或更多种，但不限于此。
第一边缘部131和第二边缘部132可通过将包含陶瓷材料的浆料涂覆到电极组件120在第二方向(Y方向)上的表面形成，或者可通过将利用陶瓷材料形成的一个或更多个片附着到电极组件120在第二方向(Y方向)上的表面来形成。第一边缘部131和第二边缘部132可基本上用于防止由于物理应力或化学应力对电极组件120的损坏。
在根据本公开的示例性实施例的全固态电池100中，第一连接部141和第二连接部142可分别设置在电池主体110在第一方向(X方向)上的两个表面上。第一连接部141和第二连接部142可具有分别对应于电池主体110在第一方向(X方向)上的两个表面的尺寸和面积。如上所述，第一连接部141可设置为覆盖电极组件120的第一表面，并且第二连接部142可设置为覆盖电极组件120的第二表面。
第一连接部141可包括第一集电电极141a，并且第二连接部142可包括第二集电电极142a。第一集电电极141a可连接到阴极121，并且第二集电电极142a可连接到阳极122。用于形成第一集电电极141a和第二集电电极142a的材料没有特别限制，并且第一集电电极141a和第二集电电极142a可通过使用包括银(Ag)、钯(Pd)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、铜(Cu)、锡(Sn)、钨(W)、钛(Ti)及它们的合金中的一种或更多种导电金属的导电膏来形成。
第一连接部141可包括第一保护部141b，并且第二连接部142可包括第二保护部142b。第一保护部141b和第二保护部142b可包括陶瓷材料，并且可包括与电池主体110的第一边缘部131和第二边缘部132的陶瓷材料相同的陶瓷材料。当第一保护部141b和第二保护部142b包括与第一边缘部131和第二边缘部132的陶瓷材料相同的陶瓷材料时，它们都可展现出类似的烧结行为，从而降低了成品的全固态电池的内应力。在这种情况下，第一保护部141b可以是绝缘层，并且第二保护部142b可以是绝缘层。
此外，在本公开的另一示例性实施例中，根据本公开的全固态电池100的第一连接部141的第一保护部141b和/或第二连接部142的第二保护部142b可包括与电池主体110的第一边缘部131和第二边缘部132的陶瓷组成成分不同的陶瓷组成成分。当与电池主体110接触时，分别设置在第一集电电极141a和第二集电电极142a上的第一保护部141b和第二保护部142b的大部分面积与金属成分接触，而其小部分面积与陶瓷材料接触。不同成分(即金属和陶瓷材料)之间的界面处的结合强度可能由于烧结工艺中的收缩等而减弱。当如本示例性实施例中那样通过调节第一保护部141b和第二保护部142b的成分来控制烧结行为时，可提高第一保护部141b与第一集电电极141a之间的结合强度以及第二保护部142b与第二集电电极142a之间的结合强度，并且因此可提高电池的可靠性。
根据本公开的制造全固态电池的方法没有特别限制，但全固态电池可通过例如如下方法来形成：在电极组件120的第三表面S3上形成第一边缘部131，在第四表面S4上形成第二边缘部132，然后形成第一连接部141和第二连接部142。第一边缘部131和第二边缘部132可通过如下方法形成：分别在电池主体110在第二方向(Y方向)上的两个表面上形成第一边缘浆料部和第二边缘浆料部，第一边缘浆料部和第二边缘浆料部与下述导电膏、陶瓷膏同时烧结。第一连接部141和第二连接部142可通过如下方法形成：分别在电池主体110在第一方向(X方向)上的两个表面上涂覆导电膏并使其干燥来形成第一集电电极141a和第二集电电极142a，在干燥的导电膏上涂覆陶瓷膏并使其干燥或者将陶瓷片转印到干燥的导电膏上来形成第一保护部141b和第二保护部142b，然后同时进行烧结。
可选地，第一连接部141和第二连接部142可通过如下方法制造：在预先制造的诸如陶瓷片的第一保护部141b和第二保护部142b上分别印刷第一集电电极141a和第二集电电极142a，将具有第一集电电极141a的第一保护部141b和具有第二集电电极142a的第二保护部142b分别附着到电池主体110在第一方向(X方向)上的两个表面，然后同时进行烧结。如上所述，根据本公开的全固态电池100可在在电池主体110上形成第一连接部141和第二连接部142之后通过单个烧结工艺制造，而不需要用于形成单独的外电极的烧结工艺，从而简化了工艺。
在本公开的示例性实施例中，根据本公开的全固态电池100还可包括连接到第一集电电极141a的第一端电极151和连接到第二集电电极142a的第二端电极152。在这种情况下，第一端电极151和第二端电极152可设置为在第一集电电极141a和第二集电电极142a被引出的表面上彼此间隔开。参照图1和图2，第一集电电极141a和第二集电电极142a可引出到全固态电池100在第三方向(Z方向)上的一个表面，并且连接到第一集电电极141a的第一端电极151和连接到第二集电电极142a的第二端电极152可设置在所述一个表面上。参照图1和图2，第一端电极151可从第一集电电极141a的一端延伸到第一保护部141b的一部分和电池主体110的一部分，并且第二端电极152可从第二集电电极142a的一端延伸到第二保护部142b的一部分和电池主体110的一部分。
第一端电极151和第二端电极152可通过例如如下方法形成：在第一集电电极141a和第二集电电极142a的引线部上涂覆用于端电极的包含导电金属的膏，或者通过在烧结完成的电池主体110的第一集电电极141a和第二集电电极142a上涂覆用于端电极的膏或粉末，然后通过感应加热等烧制该膏或粉末。此外，第一端电极151和第二端电极152可通过在第一集电电极141a的引线部和第二集电电极142a的引线部上溅射或电镀导电金属来形成，但不限于此。导电金属的示例可以是铜(Cu)、镍(Ni)、锡(Sn)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)、银(Ag)、钨(W)、钛(Ti)、铅(Pb)及它们的合金中的一种或更多种导电金属，但不限于此。
在示例性实施例中，根据本公开的全固态电池100还可包括设置在第一端电极151和第二端电极152中的每个上的镀层(未示出)。镀层可包括从由铜(Cu)、镍(Ni)、锡(Sn)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)、银(Ag)、钨(W)、钛(Ti)、铅(Pb)和它们的合金组成的组中选择的一种或更多种，但不限于此。镀层可通过溅射或电镀形成为单层或多层，但不限于此。
根据本公开的示例性实施例，全固态电池100的第一集电电极141a和第二集电电极142a可分别引出至电池主体110在第三方向(Z方向)上的相对表面。图8是示出根据本示例性实施例的全固态电池100的立体图。参照图8，根据本示例性实施例的全固态电池100可具有其中第一集电电极141a和第二集电电极142a沿相反方向引出的结构。例如，第一集电电极141a可在朝向全固态电池100的下表面的方向上引出，并且第二集电电极142a可在朝向全固态电池100的上表面的方向上引出。
在这种情况下，当第一端电极151'设置在第一集电电极141a上并且第二端电极152'设置在第二集电电极142a上时，第一端电极151'和第二端电极152'也可分别引出至电池主体110在第三方向(Z方向)上的相对表面。当如本示例性实施例中那样，第一集电电极和第二集电电极沿不同方向引出时，全固态电池100可应用于多层结构基板之间，从而增加空间利用率。
在本示例性实施例中，全固态电池100的第一集电电极141a和/或第二集电电极142a在第二方向(Y方向)上的宽度的最大值W2可小于电池主体110在第二方向(Y方向)上的宽度的最大值W3。此外，全固态电池100的第一集电电极141a和/或第二集电电极142a在第三方向(Z方向)上的高度的最大值H2可小于电池主体110在第三方向(Z方向)上的高度的最大值H3。
根据本公开的另一示例性实施例，根据本公开的全固态电池100的第一集电电极141a和第二集电电极142a中的每个可引出至电池主体110在第三方向(Z方向)上的两个表面。图9至图11是示意性示出根据本示例性实施例的全固态电池100的示图。参照图9至图11，在根据本示例性实施例的全固态电池100中，第一连接部141和第二连接部142可设置在电极组件120在第一方向(X方向)上的两个表面上，第一边缘部131和第二边缘部132分别设置在电极组件120在第二方向(Y方向)上的两个表面上。这里，第一连接部141可包括第一集电电极141a和第一保护部141b，第二连接部142可包括第二集电电极142a和第二保护部142b，并且第一集电电极141a和第二集电电极142a中的每个可引出至电池主体110在第三方向(Z方向)上的两个表面。
在这种情况下，当第一端电极151”和第三端电极153”设置在第一集电电极141a上并且第二端电极152”和第四端电极154”设置在第二集电电极142a上时，第一端电极151”和第三端电极153”可分别引出至电池主体110在第三方向(Z方向)上的两个表面，并且第二端电极152”和第四端电极154”也可分别引出至电池主体110在第三方向(Z方向)上的两个表面。也就是说，根据本示例性实施例的全固态电池100可具有这样的结构：相同极性的每个集电电极引出至两个位置，即，集电电极引出至总共四个位置。
在本示例性实施例中，全固态电池100的第一集电电极141a和/或第二集电电极142a在第二方向(Y方向)上的宽度的最大值W5可小于电池主体110在第二方向(Y方向)上的宽度的最大值W4。
在示例性实施例中，在根据本公开的全固态电池100中，第一集电电极141a和第二集电电极142a中的每个在第三方向(Z方向)上的高度的最大值H5可等于电池主体110在第三方向(Z方向)上的高度的最大值H4。在本说明书中，长度、宽度和/或高度相同意味着长度、宽度和/或高度在误差范围内相同。这里，误差范围可指±3μm或更小、±2μm或更小、或±1μm或更小，但不限于此。
在示例性实施例中，根据本公开的全固态电池100在第一方向(X方向)上的长度可大于在第二方向(Y方向)上的宽度。图1至图11示出了基于本示例性实施例中的结构的全固态电池100。在上述示例性实施例中的结构中，虽然全固态电池100在第一方向(X方向)上的长度大于全固态电池100在第二方向(Y方向)上的宽度，但连接到外部的电极可设置在全固态电池100在第一方向(X方向)上的两个端部处。在这种情况下，可在提高防潮性的同时使容量最大化。
在本公开的另一示例性实施例中，根据本公开的全固态电池200在第一方向(X方向)上的长度可小于在第二方向(Y方向)上的宽度。图12至图17是示出根据本示例性实施例的全固态电池200的示图。参照图12至图17，虽然本示例性实施例中的全固态电池200具有其在第一方向(X方向)上的长度小于其在第二方向(Y方向)上的宽度的结构，但第一连接部241可包括第一集电电极241a和设置为与第一集电电极241a接触的第一保护部241b，并且第二连接部242可包括第二集电电极242a和设置为与第二集电电极242a接触的第二保护部242b。在该结构中，连接到外部的电极之间的距离相对短，以实现具有低的等效串联电感(ESL)和高的防潮可靠性的片。
在本示例性实施例中，全固态电池200的第一集电电极241a和/或第二集电电极242a在第二方向(Y方向)上的宽度的最大值W7可小于电池主体210在第二方向(Y方向)上的宽度的最大值W6。此外，根据本公开的第一集电电极241a和/或第二集电电极242a在第三方向(Z方向)上的高度的最大值H7可小于电池主体210在第三方向(Z方向)上的高度的最大值H6。
在上述示例性实施例中，根据本公开的全固态电池200可包括连接到第一集电电极241a的第一端电极251和连接到第二集电电极242a的第二端电极252。
在示例性实施例中，根据本公开的全固态电池200的阴极221可包括阴极集电器221a和阴极活性材料221b。此外，阳极222可包括阳极集电器222a和阳极活性材料222b。将省略根据本示例性实施例的全固态电池200的阴极221、阳极222和固体电解质层211的描述，因为上面已经描述了相同的内容。
根据本公开的示例性实施例，全固态电池200的第一集电电极241a和第二集电电极242a可分别引出至电池主体210在第三方向(Z方向)上的同一表面。在根据本示例性实施例的全固态电池200中，第一集电电极241a和第二集电电极242a可沿相同方向引出。例如，第一集电电极241a和第二集电电极242a可沿朝向全固态电池的上表面的方向引出或沿朝向全固态电池的下表面的方向引出。
根据本公开的示例性实施例，全固态电池200的第一集电电极241a和第二集电电极242a可分别引出至电池主体210在第三方向(Z方向)上的相对表面。在根据本示例性实施例的全固态电池200中，第一集电电极241a和第二集电电极242a可沿相反的方向引出。例如，第一集电电极241a可沿朝向全固态电池的上表面的方向引出，并且第二集电电极242a可沿朝向全固态电池的下表面的方向引出。
根据本公开的另一示例性实施例，根据本公开的全固态电池200的第一集电电极241a和第二集电电极242a中的每个可引出至电池主体210在第三方向(Z方向)上的两个表面。
根据本公开的另一示例性实施例，在根据本公开的全固态电池300中，阴极321'和阳极322'可沿第二方向(Y方向)堆叠且固体电解质层311'介于阴极321'和阳极322'之间。图18和19是示出根据本示例性实施例的全固态电池300的图。参照图18和19，在本示例性实施例中，第一边缘部331'和第二边缘部332'可分别设置在全固态电池300的电极组件320'在第三方向(Z方向)上的两个表面上。在电极组件320'中，固体电解质层311'、阴极321'和阳极322'可沿第二方向(Y方向)顺序地堆叠。第一连接部341'和第二连接部342'可分别设置在电池主体310'在第一方向(X方向)上的两个表面上。第一连接部341'可包括第一集电电极341a'和第一保护部341b'，并且第二连接部342'可包括第二集电电极342a'和第二保护部342b'。在这种情况下，第一集电电极341a'可引出至第一连接部341'在第三方向(Z方向)上的任何一个表面，第二集电电极342a'可引出至第二连接部342'在第三方向(Z方向)上的任何一个表面。并且，在上面的示例性实施例中，根据本公开的全固态电池300可包括连接到第一集电电极341a'的第一端电极351'和连接到第二集电电极342a'的第二端电极352'。
根据上述示例性实施例的全固态电池300在第一方向(X方向)上的长度可大于在第二方向(Y方向)上的宽度。在上述示例性实施例的结构中，虽然全固态电池300在第一方向(X方向)上的长度大于全固态电池300在第二方向(Y方向)上的宽度，但连接到外部的电极可设置在全固态电池300在第一方向(X方向)上的两个端部处。在这种情况下，可在提高防潮性的同时使容量最大化。
在本公开的另一示例性实施例中，根据本公开的全固态电池400'在第一方向(X方向)上的长度可小于在第二方向(Y方向)上的宽度。图20和21是示出根据本示例性实施例的全固态电池400'的示图。参照图20和21，在本示例性实施例中，第一边缘部431'和第二边缘部432'可分别设置在全固态电池400'的电极组件420'在第三方向(Z方向)上的两个表面上。在根据本公开的全固态电池400'中，阴极421'和阳极422'可沿第二方向(Y方向)堆叠且固体电解质层411'介于阴极421'和阳极422'之间。第一连接部441'和第二连接部442'可分别设置在电池主体410'在第一方向(X方向)上的两个表面上。在上述示例性实施例中，根据本公开的全固态电池400'可包括连接到第一集电电极441a'的第一端电极451'和连接到第二集电电极442a'的第二端电极452'。参照图20和图21，虽然本示例性实施例中的全固态电池400具有其在第一方向(X方向)上的长度小于其在第二方向(Y方向)上的宽度的结构，但第一连接部441'可包括第一集电电极441a'和设置为与第一集电电极441a'接触的第一保护部441b'，并且第二连接部442'可包括第二集电电极442a'和设置为与第二集电电极442a'接触的第二保护部442b'。在该结构中，连接到外部的电极之间的距离相对短，以实现具有高的防潮性可靠性的、具有低的ESL的片。
图22和图23是示出根据本公开的另一示例性实施例的全固态电池500的示图。参照图22和23，在本示例性实施例中，第一边缘部531和第二边缘部532可分别设置在全固态电池500的电极组件在第三方向(Z方向)上的两个表面上。在电极组件中，固体电解质层、阴极和阳极可沿第三方向(Z方向)顺序堆叠。另外，第一连接部541和第二连接部可分别设置在电池主体510在第一方向(X方向)上的两个表面上。第一连接部541可包括第一集电电极541a和第一保护部，并且第二连接部可包括第二集电电极和第二保护部。在这种情况下，第一集电电极541a和第二集电电极中的每个可引出至电池主体510在第三方向(Z方向)上的两个表面并且引出至电池主体510在第二方向(Y方向)上的两个表面。
在本示例性示例中，全固态电池500的第一集电电极541a和/或第二集电电极在第二方向(Y方向)上的宽度的最大值W8可等于电池主体510在第二方向(Y方向)上的宽度的最大值W8。此外，全固态电池500的第一集电电极541a和/或第二集电电极在第三方向(Z方向)上的高度的最大值H8可等于电池主体510在第三方向(Z方向)上的高度的最大值H8。
在本公开的示例性实施例中，根据本公开的全固态电池500还可包括连接到第一集电电极541a的第一端电极551和连接到第二集电电极的第二端电极552。在这种情况下，第一端电极551和第二端电极552可设置为在第一集电电极541a和第二集电电极引出的表面上彼此间隔开。
根据本公开的示例性实施例，全固态电池500的第一集电电极541a和第二集电电极可分别引出至电池主体510在第三方向(Z方向)上的相对表面。
根据本公开的另一示例性实施例，根据本公开的全固态电池500的第一集电电极541a和第二集电电极中的每个可引出至电池主体510在第三方向(Z方向)上的两个表面。
在上述示例性实施例中，根据本公开的全固态电池500在第一方向(X方向)上的长度可大于在第二方向(Y方向)上的宽度。在上述示例性实施例的结构中，虽然全固态电池500在第一方向(X方向)上的长度大于全固态电池500在第二方向(Y方向)上的宽度，但连接到外部的电极可设置在全固态电池500在第一方向(X方向)上的两个端部处。在这种情况下，可在提高防潮性的同时使容量最大化。
图24和图25是示出根据本公开的另一示例性实施例的全固态电池600的示图。参照图24和图25，在本公开的另一示例性实施例中，根据本公开的全固态电池600在第一方向(X方向)上的长度可小于在第二方向(Y方向)上的宽度。虽然本示例性实施例中的全固态电池600具有其在第一方向(X方向)上的长度小于其在第二方向(Y方向)上的宽度的结构，但第一连接部641可包括第一集电电极641a和设置为与第一集电电极641a接触的第一保护部，并且第二连接部可包括第二集电电极和设置为与第二集电电极接触的第二保护部。在该结构中，连接到外部的电极之间的距离相对短，以实现具有高的防潮性可靠性、低的ESL的片。
在本示例性示例中，全固态电池600的第一集电电极641a和/或第二集电电极在第二方向(Y方向)上的宽度的最大值W9可等于电池主体610在第二方向(Y方向)上的宽度的最大值W9。此外，全固态电池600的第一集电电极641a和/或第二集电电极在第三方向(Z方向)上的高度的最大值H9可等于电池主体610在第三方向(Z方向)上的高度的最大值H9。在本公开的示例性实施例中，根据本公开的全固态电池600还可包括连接到第一集电电极641a的第一端电极651和连接到第二集电电极的第二端电极652。在这种情况下，第一端电极651和第二端电极652可设置为在第一集电电极641a和第二集电电极引出的表面上彼此间隔开，并且第一集电电极641a和第二集电电极中的每个可引出至电池主体610在第三方向(Z方向)上的两个表面并且引出至电池主体610在第二方向(Y方向)上的两个表面。第一边缘部631和第二边缘部632可分别设置在电极组件在第二方向(Y方向)上的两个表面上。
在示例性实施例中，根据本公开的全固态电池还可包括设置在阴极的在朝向第二连接部的方向上的端部处的阴极活性材料和/或设置在阳极的在朝向第一连接部的方向上的端部处的阳极活性材料。也就是说，在这种情况下，阴极活性材料可设置在阴极集电器的头表面上，使得阴极集电器的表面设置为与阴极活性材料接触。此外，阳极活性材料可设置在阳极集电器的头表面上，使得阳极集电器的表面设置为与阳极活性材料接触。
在另一示例性实施例中，根据本公开的全固态电池还可包括绝缘构件，绝缘构件设置在阴极的在朝向第二连接部的方向上的端部处和/或设置在阳极的在朝向第一连接部的方向上的端部处。阴极的在朝向第二连接部的方向上的端部和/或阳极的在朝向第一连接部的方向上的端部(所谓的“第一方向上的边缘”)可指用于防止阴极和阳极短路的空间。当绝缘构件包括在空间中时，可防止诸如短路的缺陷。绝缘构件可包括陶瓷成分。例如，绝缘构件的陶瓷成分可与上述边缘部的陶瓷成分相同。
如上所述，根据本公开的示例性实施例，可提供一种具有高的防潮可靠性的全固态电池。
此外，可提供一种能够简化生产工艺以提高工艺效率的全固态电池。
此外，可提供一种能够生产小尺寸产品的全固态电池。
虽然以上已经示出并且描述了示例性实施例，但对本领域技术人员来说将易于理解的是，在不脱离本公开的由所附权利要求限定的范围的情况下，可进行修改和变型。

Claims (43)

1.一种全固态电池，包括：
电池主体，包括电极组件以及第一边缘部和第二边缘部，所述电极组件具有在第一方向上彼此相对的第一表面和第二表面、在第二方向上彼此相对的第三表面和第四表面以及在第三方向上彼此相对的第五表面和第六表面，并且所述电极组件包括固体电解质层以及阴极和阳极，所述阴极和所述阳极在所述第三方向上堆叠且所述固体电解质层介于所述阴极和所述阳极之间，所述第一边缘部设置在所述电极组件的所述第三表面上，并且所述第二边缘部设置在所述电极组件的所述第四表面上；
第一连接部，设置在所述电极组件的所述第一表面上；以及
第二连接部，设置在所述电极组件的所述第二表面上，
其中，所述第一连接部包括连接到所述阴极的第一集电电极和设置在所述第一集电电极上的第一保护部，
所述第二连接部包括连接到所述阳极的第二集电电极和设置在所述第二集电电极上的第二保护部，并且
所述第一集电电极引出至所述第一连接部在所述第三方向上的一个表面，并且所述第二集电电极引出至所述第二连接部在所述第三方向上的一个表面。
2.如权利要求1所述的全固态电池，其中，所述第一保护部至少部分地覆盖所述第一集电电极，并且
所述第二保护部至少部分地覆盖所述第二集电电极。
3.如权利要求1所述的全固态电池，其中，所述第一保护部完全覆盖所述第一集电电极在所述第一方向上的一个表面，并且
所述第二保护部完全覆盖所述第二集电电极在所述第一方向上的一个表面。
4.如权利要求1所述的全固态电池，其中，所述第一集电电极和/或所述第二集电电极在所述第二方向上的宽度的最大值小于所述电池主体在所述第二方向上的宽度的最大值。
5.如权利要求1所述的全固态电池，其中，所述第一集电电极和/或所述第二集电电极在所述第三方向上的高度的最大值小于所述电池主体在所述第三方向上的高度的最大值。
6.如权利要求1所述的全固态电池，其中，所述阴极包括阴极集电器和阴极活性材料，并且
所述阳极包括阳极集电器和阳极活性材料。
7.如权利要求1所述的全固态电池，所述全固态电池还包括连接到所述第一集电电极的第一端电极和连接到所述第二集电电极的第二端电极，
其中，所述第一端电极和所述第二端电极设置为在所述电池主体的表面上彼此间隔开，所述第一集电电极和所述第二集电电极被引出到所述电池主体的所述表面。
8.如权利要求1所述的全固态电池，其中，所述第一集电电极和所述第二集电电极分别引出至所述电池主体在所述第三方向上的相对的表面。
9.如权利要求1所述的全固态电池，其中，所述第一集电电极和所述第二集电电极中的每个引出至所述电池主体在所述第三方向上的两个表面。
10.如权利要求9所述的全固态电池，其中，所述第一集电电极和所述第二集电电极中的每个在所述第三方向上的高度的最大值等于所述电池主体在所述第三方向上的高度的最大值。
11.如权利要求1所述的全固态电池，其中，所述第一集电电极和所述第二集电电极中的每个引出至所述电池主体在所述第三方向上的两个表面并且引出至所述电池主体在所述第二方向上的两个表面。
12.如权利要求11所述的全固态电池，其中，所述第一集电电极和所述第二集电电极中的每个在所述第二方向上的宽度的最大值等于所述电池主体在所述第二方向上的宽度的最大值，并且
所述第一集电电极和所述第二集电电极中的每个在所述第三方向上的高度的最大值等于所述电池主体在所述第三方向上的高度的最大值。
13.如权利要求1-12中任一项所述的全固态电池，其中，所述全固态电池在所述第一方向上的长度大于在所述第二方向上的宽度。
14.如权利要求1-12中任一项所述的全固态电池，其中，所述全固态电池在所述第一方向上的长度小于在所述第二方向上的宽度。
15.一种全固态电池，包括：
电池主体，包括电极组件以及第一边缘部和第二边缘部，所述电极组件具有在第一方向上彼此相对的第一表面和第二表面、在第二方向上彼此相对的第三表面和第四表面以及在第三方向上彼此相对的第五表面和第六表面，并且所述电极组件包括固体电解质层以及阴极和阳极，所述阴极和所述阳极在所述第二方向上堆叠且所述固体电解质层介于所述阴极和所述阳极之间，所述第一边缘部设置在所述电极组件的所述第三表面上，并且所述第二边缘部设置在所述电极组件的所述第四表面上；
第一连接部，设置在所述电极组件的所述第一表面上；以及
第二连接部，设置在所述电极组件的所述第二表面上，
其中，所述第一连接部包括连接到所述阴极的第一集电电极和设置在所述第一集电电极上的第一保护部，
所述第二连接部包括连接到所述阳极的第二集电电极和设置在所述第二集电电极上的第二保护部，并且
所述第一集电电极引出至所述第一连接部在所述第三方向上的一个表面，并且所述第二集电电极引出至所述第二连接部在所述第三方向上的一个表面。
16.如权利要求15所述的全固态电池，所述全固态电池还包括连接到所述第一集电电极的第一端电极和连接到所述第二集电电极的第二端电极，
其中，所述第一端电极和所述第二端电极设置为在所述电池主体的表面上彼此间隔开，所述第一集电电极和所述第二集电电极被引出到所述电池主体的所述表面。
17.如权利要求15所述的全固态电池，其中，所述第一集电电极和所述第二集电电极分别引出至所述电池主体在所述第三方向上的相对的表面。
18.如权利要求15所述的全固态电池，其中，所述第一集电电极引出至所述第一连接部在所述第三方向上的两个表面，并且所述第二集电电极引出至所述第二连接部在所述第三方向上的两个表面。
19.如权利要求15所述的全固态电池，其中，所述全固态电池在所述第一方向上的长度大于在所述第二方向上的宽度。
20.如权利要求15所述的全固态电池，其中，所述全固态电池在所述第一方向上的长度小于在所述第二方向上的宽度。
21.如权利要求15所述的全固态电池，其中，所述第一保护部完全覆盖所述第一集电电极在所述第一方向上的一个表面，并且
所述第二保护部完全覆盖所述第二集电电极在所述第一方向上的一个表面。
22.如权利要求21所述的全固态电池，所述全固态电池还包括连接到所述第一集电电极的第一端电极和连接到所述第二集电电极的第二端电极，
其中，所述第一端电极和所述第二端电极设置为在所述电池主体的表面上彼此间隔开，所述第一集电电极和所述第二集电电极被引出到所述电池主体的所述表面。
23.如权利要求22所述的全固态电池，其中，所述第一集电电极和所述第二集电电极仅引出至所述电池主体在所述第三方向上的两个表面中的一个表面。
24.如权利要求22所述的全固态电池，其中，所述第一集电电极和所述第二集电电极引出至所述电池主体在所述第三方向上的两个表面中的一个表面。
25.如权利要求15所述的全固态电池，其中，所述阴极包括阴极集电器和阴极活性材料，
所述阳极包括阳极集电器和阳极活性材料，并且
所述固体电解质层的平均长度大于所述阴极活性材料、所述阳极活性材料、所述阴极集电器和所述阳极集电器中的每个的平均长度。
26.如权利要求15至25中任一项所述的全固态电池，其中，所述固体电解质层设置在所述阴极在朝向所述第二连接部的方向上的端部处和/或设置所述阳极在朝向所述第一连接部的方向上的端部处。
27.如权利要求15至25中任一项所述的全固态电池，所述全固态电池还包括绝缘构件，所述绝缘构件设置在所述阴极在朝向所述第二连接部的方向上的端部处和/或设置在所述阳极在朝向所述第一连接部的方向上的端部处。
28.一种全固态电池，包括：
电池主体，包括电极组件，所述电极组件包括固体电解质层以及堆叠的阴极和阳极，且所述固体电解质层介于所述阴极和所述阳极之间；
第一连接部，包括连接到所述阴极的第一集电电极和覆盖所述第一集电电极的第一陶瓷层；以及
第二连接部，包括连接到所述阳极的第二集电电极和覆盖所述第二集电电极的第二陶瓷层，
其中，所述第一集电电极包括从所述第一陶瓷层暴露的一端，并且所述第二集电电极包括从所述第二陶瓷层暴露的一端。
29.如权利要求28所述的全固态电池，其中，所述电池主体还包括分别设置在所述电极组件的相对表面上的第一边缘部和第二边缘部，并且
所述第一边缘部和所述第二边缘部包括陶瓷材料。
30.如权利要求29所述的全固态电池，其中，所述第一边缘部和所述第二边缘部分别与所述第一陶瓷层和第二陶瓷层接触。
31.如权利要求28所述的全固态电池，所述全固态电池还包括连接到所述第一集电电极的所述一端的第一端电极和连接到所述第二集电电极的所述一端的第二端电极。
32.如权利要求28所述的全固态电池，其中，所述第一集电电极仅设置在所述电极组件的多个外表面中的一个外表面上，并且所述第二集电电极仅设置在所述电极组件的所述多个外表面中的另一个外表面上。
33.如权利要求28所述的全固态电池，其中，所述第一集电电极还包括从所述第一陶瓷层暴露的另一端，并且所述第二集电电极还包括从所述第二陶瓷层暴露的另一端。
34.如权利要求28所述的全固态电池，其中，所述第一集电电极仅通过所述第一集电电极的所述一端从所述第一陶瓷层暴露，并且所述第二集电电极仅通过所述第二集电电极的所述一端从所述第二陶瓷层暴露。
35.一种全固态电池，包括：
电池主体，包括电极组件，所述电极组件包括固体电解质层以及堆叠的阴极和阳极，且所述固体电解质层介于所述阴极和所述阳极之间，所述阴极从所述电极组件的第一表面暴露，并且所述阳极从所述电极组件的与所述第一表面相对的第二表面暴露；
第一连接部，包括设置在所述第一表面上并且连接到所述阴极的第一集电电极和覆盖所述第一集电电极的第一绝缘层；以及
第二连接部，包括设置在所述第二表面上并且连接到所述阳极的第二集电电极和覆盖所述第二集电电极的第二绝缘层，
其中，所述第一集电电极包括从所述第一绝缘层暴露的一端，并且所述第二集电电极包括从所述第二绝缘层暴露的一端。
36.如权利要求35所述的全固态电池，其中，所述电池主体还包括分别设置在所述电极组件的相对表面上的第一边缘部和第二边缘部。
37.如权利要求35所述的全固态电池，所述全固态电池还包括连接到所述第一集电电极的所述一端的第一端电极和连接到所述第二集电电极的所述一端的第二端电极，
所述第一端电极从所述第一集电电极的所述一端延伸到所述第一绝缘层的一部分和所述电池主体的一部分，并且
所述第二端电极从所述第二集电电极的所述一端延伸到所述第二绝缘层的一部分和所述电池主体的一部分。
38.如权利要求35所述的全固态电池，其中，所述第一集电电极还包括从所述第一绝缘层暴露的另一端，并且所述第二集电电极还包括从所述第二绝缘层暴露的另一端。
39.如权利要求35所述的全固态电池，其中，所述第一集电电极仅通过所述第一集电电极的所述一端从所述第一绝缘层暴露，并且所述第二集电电极仅通过所述第二集电电极的所述一端从所述第二绝缘层暴露。
40.一种制造全固态电池的方法，所述方法包括：
形成电池主体，所述电池主体包括电极组件，所述电极组件具有堆叠的阴极和阳极且固体电解质层介于所述阴极和所述阳极之间；
在所述电池主体的一个表面上形成第一导电膏层，并且形成覆盖所述第一导电膏层并与所述电池主体接触的第一陶瓷膏层；
在所述电池主体的另一表面上形成第二导电膏层，并且形成覆盖所述第二导电膏层并与所述电池主体接触的第二陶瓷膏层；以及
同时烧结所述电池主体、所述第一导电膏层、所述第一陶瓷膏层、所述第二导电膏层以及所述第二陶瓷膏层，
其中，利用所述第一导电膏层通过烧结形成的第一集电电极连接到烧结的所述阴极，
利用所述第二导电膏层通过烧结形成的第二集电电极连接到烧结的所述阳极，并且
所述第一集电电极包括从第一陶瓷层暴露的一端，所述第一陶瓷层利用所述第一陶瓷膏层通过烧结形成，并且所述第二集电电极包括从第二陶瓷层暴露的一端，所述第二陶瓷层利用所述第二陶瓷膏层通过烧结形成。
41.根据权利要求40所述的方法，其中，形成所述主体还包括：在形成所述第一导电膏层、所述第一陶瓷膏层、所述第二导电膏层以及所述第二陶瓷膏层之前，在所述电池主体的相对表面上分别形成第一边缘浆料部和第二边缘浆料部，并且
所述第一边缘浆料部和所述第二边缘浆料部与所述电池主体、所述第一导电膏层、所述第一陶瓷膏层、所述第二导电膏层以及所述第二陶瓷膏层同时烧结。
42.根据权利要求40所述的方法，所述方法还包括形成连接到所述第一集电电极的所述一端的第一端电极和连接到所述第二集电电极的所述一端的第二端电极。
43.根据权利要求40所述的方法，其中，所述第一集电电极仅覆盖所述电池主体的所述一个表面的一部分，并且
所述第二集电电极仅覆盖所述电池主体的所述另一表面的一部分。
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