CN115136408A - 固体电池 - Google Patents
固体电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115136408A CN115136408A CN202180014530.XA CN202180014530A CN115136408A CN 115136408 A CN115136408 A CN 115136408A CN 202180014530 A CN202180014530 A CN 202180014530A CN 115136408 A CN115136408 A CN 115136408A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solid
- holding
- state battery
- electrode layer
- holding portion
- 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.)
- Granted
Links
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims abstract description 46
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 12
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 77
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 18
- -1 phosphoric acid compound Chemical class 0.000 description 15
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 10
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 9
- 239000002228 NASICON Substances 0.000 description 9
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid Substances OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 7
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 7
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 6
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 5
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000010450 olivine Substances 0.000 description 3
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000009831 deintercalation Methods 0.000 description 2
- 239000002003 electrode paste Substances 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 2
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 2
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003016 phosphoric acids Chemical class 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019271 La0.55Li0.35TiO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010406 Li1.2Al0.2Ti1.8(PO4)3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012735 LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910011500 LiCuPO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002099 LiNi0.5Mn1.5O4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012465 LiTi Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009189 diving Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N lithium oxide Chemical compound [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000474 nursing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910001392 phosphorus oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N potassium oxide Chemical compound [O-2].[K+].[K+] CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001950 potassium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus hexaoxide Chemical compound O1P(O2)OP3OP1OP2O3 VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/14—Primary casings; Jackets or wrappings for protecting against damage caused by external factors
- H01M50/141—Primary casings; Jackets or wrappings for protecting against damage caused by external factors for protecting against humidity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/543—Terminals
- H01M50/552—Terminals characterised by their shape
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
- H01M2300/0071—Oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/543—Terminals
- H01M50/564—Terminals characterised by their manufacturing process
- H01M50/566—Terminals characterised by their manufacturing process by welding, soldering or brazing
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
在本发明的一个实施方式中,提供一种固体电池。该固体电池具备:电池元件,该电池元件沿着层叠方向具备一个以上的电池构成单元,所述电池构成单元具备正极层、负极层以及介于该正极层与该负极层之间的固体电解质层;以及外部电极,该外部电极与所述电池元件的端部接合,所述外部电极的表面被焊料膜覆盖,并且还具备保持该带焊料膜的所述外部电极的保持端子。
Description
技术领域
本发明涉及一种固体电池。
背景技术
以往,能够反复充放电的二次电池被用于各种用途。例如,二次电池被用作智能手机、笔记本电脑等电子设备的电源。
在该二次电池中,使用有机溶剂等液体电解质(电解液)作为用于使离子移动的介质。然而,在使用了电解液的二次电池中存在电解液的漏液等问题。因此,正在进行具有固体电解质来代替液体电解质而构成的固体电池的开发。该固体电池具有电池元件而构成,该电池元件沿着层叠方向具备一个以上的电池构成单元,所述电池构成单元具备正极层、负极层以及介于正极层与负极层之间的固体电解质层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2015-220107号公报
发明内容
在此,在固体电池中,有时在作为其构成元件的电池元件的端部设置外部电极,对外部电极表面实施镀敷处理。外部电极通过电极糊剂烧结等形成,在外部电极中可能存在微观单位的微小空隙。因此,在上述镀敷处理时,镀敷液有可能残留在外部电极内部。其结果是,镀敷液的水分侵入电池元件内部,有可能不能作为固体电池适当地发挥作用。
本发明是鉴于上述情况而完成的。即,本发明的主要目的在于提供一种能够适当地抑制水分经由设置在电池元件的端部的外部电极向电池元件的内部侵入的固体电池。
为了实现上述目的,在本发明的一个实施方式中,提供一种固体电池,具备:
电池元件,沿着层叠方向具备一个以上的电池构成单元,所述电池构成单元具备正极层、负极层以及介于该正极层与该负极层之间的固体电解质层;以及
外部电极,与所述电池元件的端部接合,
所述外部电极的表面被焊料膜覆盖,并且还具备保持该带焊料膜的所述外部电极的保持端子。
根据本发明的一个实施方式所涉及的固体电池,能够适当地抑制水分经由设置在电池元件的端部的外部电极向电池元件的内部侵入。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的一个实施方式所涉及的固体电池的剖视图。
图2是示意性地表示本发明的另一实施方式所涉及的固体电池的剖视图。
图3A是示意性地表示具备形成面的一部分为非连续的保持部的保持端子的一例的立体图。
图3B是示意性地表示在图3A所示的保持端子的保持部的内部空间中插入外部电极的方式的立体图。
图3C是示意性地表示在图3A所示的保持端子的保持部中插入有外部电极的方式的剖视图。
图3D是示意性地表示图3C的线段I-I’上的在保持端子的保持部中插入有外部电极的方式的仰视图。
图4A是示意性地表示具备形成面的一部分为非连续的保持部的保持端子的另一例的立体图。
图4B是示意性地表示在图4A所示的保持端子的保持部的内部空间中插入外部电极的方式的立体图。
图4C是示意性地表示在图4A所示的保持端子的保持部中插入有外部电极的方式的剖视图。
图4D是示意性地表示图4C的线段I-I’上的在保持端子的保持部中插入有外部电极的方式的仰视图。
图5A是示意性地表示具备形成面的一部分为非连续的保持部的保持端子的另一例的立体图。
图5B是示意性地表示在图5A所示的形成面的一部分为非连续的保持部的内部空间中插入外部电极的方式的立体图。
具体实施方式
以下,对本发明的“固体电池”详细进行说明。虽然根据需要参照附图进行说明,但图示的内容仅是为了理解本发明而示意性且例示性地表示的,外观、尺寸比等可能与实物不同。
本发明中所说的“固体电池”广义上是指其构成元件由固体构成的电池,狭义上是指其电池构成元件(特别优选为全部电池构成元件)由固体构成的全固体电池。在某一优选的方式中,本发明中的固体电池是构成为形成电池构成单元的各层相互层叠的层叠型固体电池,优选为这样的各层由烧结体构成。需要说明的是,“固体电池”不仅包含能够反复充电以及放电的所谓的“二次电池”,还包含仅能够放电的“一次电池”。在本发明的某一优选方式中,“固体电池”是二次电池。“二次电池”并不过分拘泥于该名称,例如也可以包含蓄电设备等。
本说明书中所说的“俯视观察”是指,沿着基于构成固体电池的各层的层叠方向的厚度方向从上侧或下侧观察对象物的情况下的形态。另外,本说明书中所说的“剖视观察”是指,从与基于构成固体电池的各层的层叠方向的厚度方向大致垂直的方向观察的情况下的形态(简而言之,沿着与厚度方向平行的面切取的情况下的形态)。在本说明书中直接或间接使用的“上下方向”以及“左右方向”分别相当于图中的上下方向以及左右方向。除非另有说明,相同的符号或记号表示相同的部件/部位或相同的含义。在某一优选的方式中,能够理解为,铅垂方向朝下(即,重力作用的方向)相当于“下方向”,其相反方向相当于“上方向”。
除非另有说明,本说明书中提及的各种数值范围旨在包含下限以及上限的数值本身。即,以1~10这一数值范围为例,除非另有说明可以理解为包含下限值“1”,并且也包含上限值“10”。
[固体电池的结构]
固体电池至少具有正极/负极的电极层和固体电解质而构成。具体而言,固体电池具有包含电池构成单元的电池元件而构成,所述电池构成单元由正极层、负极层以及介于它们之间的固体电解质构成。
在固体电池中,构成其的各层可以通过烧成而形成,正极层、负极层以及固体电解质等形成烧结层。优选为,正极层、负极层以及固体电解质分别相互一体烧成,因此电池元件形成一体烧结体。
正极层是至少包含正极活性物质而构成的电极层。正极层可以进一步包含固体电解质而构成。例如,正极层由至少包含正极活性物质粒子和固体电解质粒子的烧结体构成。在优选的一个方式中,正极层由实质上仅包含正极活性物质粒子以及固体电解质粒子的烧结体构成。另一方面,负极层是至少包含负极活性物质而构成的电极层。负极层可以进一步包含固体电解质而构成。例如,负极层由至少包含负极活性物质粒子和固体电解质粒子的烧结体构成。在优选的一个方式中,负极层由实质上仅包含负极活性物质粒子以及固体电解质粒子的烧结体构成。
正极活性物质以及负极活性物质是在固体电池中参与电子的传递的物质。通过离子经由固体电解质在正极层与负极层之间移动(传导)而进行电子的传递,从而进行充放电。正极层以及负极层特别优选为能够嵌入脱嵌锂离子或钠离子的层。即,固体电池优选为锂离子经由固体电解质在正极层与负极层之间移动而进行电池的充放电的全固体型二次电池。
(正极活性物质)
作为正极层中包含的正极活性物质,例如可以列举出选自由具有NASICON型结构的含锂磷酸化合物、具有橄榄石型结构的含锂磷酸化合物、含锂层状氧化物以及具有尖晶石型结构的含锂氧化物等构成的组中的至少一种。作为具有NASICON型结构的含锂磷酸化合物的一例,可以列举出Li3V2(PO4)3等。作为具有橄榄石型结构的含锂磷酸化合物的一例,可以列举出LiFePO4、LiMnPO4等。作为含锂层状氧化物的一例,可以列举出LiCoO2、LiCo1/ 3Ni1/3Mn1/3O2等。作为具有尖晶石型结构的含锂氧化物的一例,可以列举出LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4等。
另外,作为能够嵌入脱嵌钠离子的正极活性物质,可以列举出选自由具有NASICON型结构的含钠磷酸化合物、具有橄榄石型结构的含钠磷酸化合物、含钠层状氧化物以及具有尖晶石型结构的含钠氧化物等构成的组中的至少一种。
(负极活性物质)
作为负极层中包含的负极活性物质,例如可以列举出选自由氧化物、石墨-锂化合物、锂合金、具有NASICON型结构的含锂磷酸化合物、具有橄榄石型结构的含锂磷酸化合物以及具有尖晶石型结构的含锂氧化物等构成的组中的至少一种,所述氧化物包含选自由Ti、Si、Sn、Cr、Fe、Nb以及Mo构成的组中的至少一种元素。作为锂合金的一例,可以列举出Li-Al等。作为具有NASICON型结构的含锂磷酸化合物的一例,可以列举出Li3V2(PO4)3、LiTi2(PO4)3等。作为具有橄榄石型结构的含锂磷酸化合物的一例,可以列举出LiCuPO4等。作为具有尖晶石型结构的含锂氧化物的一例,可以列举出Li4Ti5O12等。
另外,作为能够嵌入脱嵌钠离子的负极活性物质,可以列举出选自由具有NASICON型结构的含钠磷酸化合物、具有橄榄石型结构的含钠磷酸化合物以及具有尖晶石型结构的含钠氧化物等构成的组中的至少一种。
需要说明的是,在某一优选方式的本发明的固体电池中,正极层和负极层由同一材料构成。
正极层和/或负极层可以含有导电助剂。作为正极层以及负极层中包含的导电助剂,能够列举出由银、钯、金、铂、铝、铜以及镍等金属材料以及碳等构成的组中的至少一种。
此外,正极层和/或负极层可以含有烧结助剂。作为烧结助剂,能够列举出选自由锂氧化物、钠氧化物、钾氧化物、氧化硼、氧化硅、氧化铋以及氧化磷构成的组中的至少一种。
(固体电解质)
固体电解质是能够传导锂离子的材质。特别是在固体电池中形成电池构成单元的固体电解质在正极层与负极层之间形成能够传导锂离子或钠离子的层。需要说明的是,固体电解质至少设置在正极层与负极层之间即可。即,固体电解质也可以以从正极层与负极层之间露出的方式在该正极层和/或负极层的周围存在。作为具体的固体电解质,例如可以列举出具有NASICON结构的含锂磷酸化合物、具有钙钛矿结构的氧化物、具有石榴石型或石榴石型类似结构的氧化物等。作为具有NASICON结构的含锂磷酸化合物,可以列举出LixMy(PO4)3(1≤x≤2,1≤y≤2,M为选自由Ti、Ge、Al、Ga以及Zr构成的组中的至少一种)。作为具有NASICON结构的含锂磷酸化合物的一例,例如可以列举出Li1.2Al0.2Ti1.8(PO4)3等。作为具有钙钛矿结构的氧化物的一例,可以列举出La0.55Li0.35TiO3等。作为具有石榴石型或石榴石型类似结构的氧化物的一例,可以列举出Li7La3Zr2O12等。
需要说明的是,作为能够传导钠离子的固体电解质,例如可以列举出具有NASICON结构的含钠磷酸化合物、具有钙钛矿结构的氧化物、具有石榴石型或石榴石型类似结构的氧化物等。作为具有NASICON结构的含钠磷酸化合物,可以列举出NaxMy(PO4)3(1≤x≤2,1≤y≤2,M为选自由Ti、Ge、Al、Ga以及Zr构成的组中的至少一种)。
固体电解质也可以包含烧结助剂。固体电解质中包含的烧结助剂例如可以从与正极层/负极层中可包含的烧结助剂相同的材料中选择。
(端子)
在固体电池中一般设置有端子(例如外部电极)。特别是,在固体电池的侧面设置有端子。具体而言,与正极层连接的正极侧的端子和与负极层连接的负极侧的端子设置在固体电池的侧部。正极层的端子与正极层的端部接合,具体而言与形成在正极层端部的引出部接合。另外,负极层的端子与负极层的端部接合,具体而言与形成在负极层端部的引出部接合。在优选的一个方式中,从与电极层的引出部接合的观点出发,端子优选含有玻璃或玻璃陶瓷。另外,端子优选包含导电率大的材料而构成。作为端子的具体材质,没有特别限制,能够列举出选自由银、金、铂、铝、铜、锡以及镍构成的组中的至少一种。
(保护层)
保护层一般可以形成在固体电池的最外侧,用于电性、物理性和/或化学性地保护。作为构成保护层的材料,优选绝缘性、耐久性和/或耐湿性优异、在环境上安全的材料。
保护层是以各电极层的引出部与各外部电极能够分别接合的方式覆盖电池元件的表面的层。具体而言,保护层以正极层的引出部与正极侧的外部电极能够接合的方式覆盖电池元件的表面,并且以负极层的引出部与负极侧的外部电极能够接合的方式覆盖电池元件的表面。即,保护层不是无间隙地覆盖电池元件的整个面,而是为了使电池元件的电极层的引出部与外部电极接合,以电极层的引出部(电极层的端部)露出的方式覆盖电池元件。
[本发明的特征部分]
以下,对本发明的特征部分进行说明。
本申请的发明人对在固体电池中能够适当地抑制水分经由设置在电池元件的端部的外部电极向电池元件的内部侵入的结构进行了深入研究。其结果是,提出了具有下述技术特征的本发明。
图1是示意性地表示本发明的一个实施方式所涉及的固体电池的剖视图。
如图1所示,本发明的特征在于,与电池元件100的端部接合的外部电极200的表面被焊料膜300覆盖,并且提供有保持带焊料膜300的外部电极200的保持端子400。
外部电极200通过电极糊剂烧结等形成在电池元件100的端部,在外部电极200中可能存在微观单位的微小空隙。关于这一点,在本发明中,外部电极200的表面(具体而言是外部电极200的整个表面)被没有或很少有微小空隙的焊料膜300覆盖,进而以包围该焊料膜300的方式设置有与焊料膜接合的保持端子400。需要说明的是,如上所述,本说明书中所说的“保持端子”有助于带焊料膜的外部电极的保持,并且还有助于带焊料膜的外部电极的支承和/或收容,因此也可以称为支承端子和/或收容端子。
因此,不直接对外部电极200的表面进行镀敷处理(具体而言是湿镀敷处理)。由此,即使在后续为了与外部电子介质电连接而对保持端子400的表面实施镀敷处理,至少焊料膜300作为防水蒸气透过膜发挥作用,由此能够适当地防止镀敷液侵入外部电极200内部。
例如,焊料膜300的厚度方向的氧透过性例如为10-3cc/m2/day/气压以下。焊料膜300的厚度方向的H2O透过性例如为10-4g/m2/day以下。H2O透过性使用通过载气法、加压法、Ca腐蚀法在25℃下测定的值。
其结果是,能够适当地防止镀敷液的水分侵入电池元件100内部。由此,能够持续良好地提供本发明的一个实施方式所涉及的固体电池500的电池特性。
如图1所示,保持端子400具备保持部402,该保持部402具有能够保持带焊料膜300的外部电极200的带开口部的内部空间401。即,保持端子400构成为能够覆盖外部电极200。
需要说明的是,关于具有上述特征的本发明的一个实施方式所涉及的固体电池500,能够通过在保持部402的内部空间401中预先填充规定量的焊料300a,在该状态下在内部空间401中插入在电池元件100的端部设置的外部电极200并实施热处理而得到。预先填充到保持部402的内部空间401中的焊料300a的量优选为在插入外部电极200后焊料300a不会从内部空间401向外部漏出的程度的量。
图2是示意性地表示本发明的另一实施方式所涉及的固体电池的剖视图。
保持端子并不限定于图1所示的结构,能够采用图2所示的结构。具体而言,保持端子400A能够具有保持部402A和与保持部402A连续且支承保持部402A的基座部403A而构成。通过存在基座部403A,能够使保持部402A位于规定高度。
由此,在基座部403A的底面作为与外部电子介质的连接面发挥作用的情况下,能够使该外部电子介质与保持部402A沿着高度方向隔离。其结果是,在后续将固体电池500A向电子介质安装时,能够适当地防止焊料与外部电子介质接触而由此发生短路不良。
另外,如图2所示,基座部403A例如能够具有L字截面形状。在剖视下,基座部403A的底面的宽度能够与保持部402A的宽度大致相同。这里所说的宽度相当于沿着电子元件100的长度延伸方向的宽度。
图3A是示意性地表示具备形成面的一部分为非连续的保持部的保持端子的一例的立体图。图3B是示意性地表示在图3A所示的保持端子的保持部的内部空间中插入外部电极的方式的立体图。图3C是示意性地表示在图3A所示的保持端子的保持部中插入有外部电极的方式的剖视图。
图3D是示意性地表示图3C的线段I-I’上的在保持端子的保持部中插入有外部电极的方式的仰视图。
图4A是示意性地表示具备形成面的一部分为非连续的保持部的保持端子的另一例的立体图。图4B是示意性地表示在图4A所示的保持端子的保持部的内部空间中插入外部电极的方式的立体图。图4C是示意性地表示在图4A所示的保持端子的保持部中插入有外部电极的方式的剖视图。图4D是示意性地表示图4C的线段I-I’上的在保持端子的保持部中插入有外部电极的方式的仰视图。
图5A是示意性地表示具备形成面的一部分为非连续的保持部的保持端子的另一例的立体图。图5B是示意性地表示在图5A所示的形成面的一部分为非连续的部分的保持部的内部空间中插入外部电极的方式的立体图。
如上所述,关于本发明的一个实施方式所涉及的固体电池,能够通过在保持部的内部空间预先填充规定量的焊料,在该状态下在内部空间中插入外部电极并实施热处理而得到。预先填充到保持部的内部空间中的焊料的量优选为在插入外部电极后焊料不会从内部空间向外部漏出的程度的量,但有可能难以适当地调整其量。
更具体而言,假设焊料的量比规定量多的情况下,焊料有可能从保持部的内部空间向外部(具体而言,不存在基座部的底面的部分且位于电池元件的下方正下方的部分)漏出一部分。
因此,在一个实施方式中,优选形成保持端子的保持部的形成面的一部分为非连续。
作为一例,如图3A所示,非连续的部分404B能够是在相互对置的一个形成面405B与另一个形成面408B之间形成的间隙部分。该间隙部分能够采用从保持部402B的开口部406B朝向保持部402B的内部空间(即,直到与开口部对置的保持端子400B的侧面407B)沿一个方向延伸的形态。即,间隙部分从保持部402B的开口部406B到与开口部对置的保持端子400B的侧面407B能够成为大致直线形态。
另外,与图2所示的方式相同,如图3A~图3C所示,基座部403B例如能够具有L字截面形状。在剖视下,基座部403B的底面的宽度能够与保持部402B的宽度大致相同。这里所说的宽度相当于沿着电子元件100的长度延伸方向的宽度。
通过采用该方式,如图3B所示,在将外部电极200插入保持端子400B的保持部402B的内部空间401B时,即使在预先填充于内部空间401B的焊料300a的量比规定量多的情况下,也能够使位于内部空间401B的焊料适当地向该间隙部分排出。
由此,能够适当地避免焊料从保持部402B的内部空间向外部(具体而言,不存在基座部403B的底面的部分且位于电池元件100的下方正下方的部分)漏出一部分。其结果是,如图3C以及图3D所示,在后续将所得到的固体电池向电子介质安装时,能够防止焊料与电子介质接触而由此发生短路不良。另外,还能够防止焊料300a从保持部402B的内部空间向电池元件100的表面侧漏出。
作为另一例,如图4A所示,非连续的部分404C能够是在相互对置的一个形成面405C和另一个形成面408C之间形成的间隙部分。该间隙部分能够以至少一部分构成从保持部402C的开口部406C朝向保持部402C的内部空间的锥形形态的方式向一个方向延伸。
如上所述,在图3A的方式中,间隙部分能够从保持部402B的开口部406B到与开口部对置的保持端子400B的侧面407B为大致直线形态。与此相对,与图3A所示的方式相比,在图4A所示的方式中,由于间隙部分包含锥形形态,因此该间隙部分的区域变大。因此,如图4B所示,在将外部电极200插入保持端子400C的保持部402C的内部空间401C中时,能够使位于保持部402C的内部空间401C的焊料更适当地排出。
特别是,在锥形形态的宽幅部分位于开口部406C侧,其窄幅部分位于保持部402C的内侧的情况下,能够利用该宽幅部分使相对较多的焊料排出。因此,可以适当地避免焊料的一部分向外部(具体而言,不存在基座部的底面的部分且位于电池元件的下方正下方的部分)漏出。
由此,在后续将如图4C以及图4D所示得到的固体电池向电子介质安装时,焊料与电子介质接触,由此能够更好地防止发生短路不良。另外,能够更适当地防止焊料300a向电池元件100的表面侧漏出。
作为另一例,如图5A所示,非连续的部分404D能够是形成在保持部402D的形成面405D(相当于下述底部409D)上的贯通孔。该贯通孔的形状没有特别限定,可以是三角形、圆形、四边形、多边形等。通过形成于该形成面405D的贯通孔,如图5B所示,在将外部电极200插入保持端子400D的保持部402D的内部空间401D时,即使在预先填充于内部空间401D的焊料300a的量比规定量多的情况下,也能够使位于保持部402D的内部空间401D的焊料排出。
特别是,如图5A以及图5B所示,该贯通孔部(相当于非连续的部分404D)优选位于保持部402D的开口部的内侧。在这种情况下,焊料的排出空间位于比保持部402D的开口部更靠前的位置。因此,能够适当地在从焊料内部空间向外部(具体而言,不存在基座部的底面的部分且位于电池元件的下方正下方的部分)流出之前的时刻排出焊料。
需要说明的是,从使焊料材料在重力方向上顺畅地排出的观点出发,上述所示的非连续的部分404B~404D优选设置在保持部402B~402D的底部409B~409D(即下侧形成面)上。
以上,对本发明的一个实施方式进行了说明,但只不过例示了本发明的适用范围中的典型的例子。因此,本发明并不限定于此,本领域技术人员容易理解可以进行各种改变。
工业上的可利用性
本发明的一个实施方式所涉及的固体电池能够应用于设想蓄电的各种领域。虽然仅是例示,但本发明的一个实施方式所涉及的固体电池能够应用于以下领域:使用移动设备等的电气/信息/通信领域(例如,移动电话、智能手机、智能手表、笔记本电脑以及数码相机、活动量计、臂计算机、电子纸等移动设备领域);家庭/小型工业用途(例如,电动工具、高尔夫球车、家庭用/看护用/工业用机器人的领域);大型工业用途(例如,叉车、电梯、港口起重机的领域);交通系统领域(例如,混合动力车、电动汽车、公共汽车、电车、电动助力自行车、电动摩托车等领域);电力系统用途(例如,各种发电、负载调节器、智能电网、家用固定型蓄电系统等领域);医疗用途(耳机助听器等医疗用设备领域);医药用途(服用管理系统等领域);以及IoT领域;宇宙/深海用途(例如,太空探测器、潜水调查船等领域)等。
符号说明
500、500A…固体电池
400、400A、400B、400C、400D…保持端子
401、401A、401B、401C、401D…带开口部的内部空间
402、402A、402B、402C、402D…保持部
403A、403B、403C、403D…基座部
404B、404C、404D…非连续的部分
405B、405C、405D…一个形成面
406B、406C…保持部的开口部
407B、407C…保持端子的侧面
408B、408C…另一个形成面
409B、409C、409D…保持部的底部
300…焊料膜
300a…焊料
200…外部电极
100…电池元件。
Claims (10)
1.一种固体电池,具备:
电池元件,沿着层叠方向具备一个以上的电池构成单元,所述电池构成单元具备正极层、负极层以及介于该正极层与该负极层之间的固体电解质层;以及
外部电极,与所述电池元件的端部接合,
所述外部电极的表面被焊料膜覆盖,并且还具备保持该带焊料膜的所述外部电极的保持端子。
2.根据权利要求1所述的固体电池,其中,
所述焊料膜是防水蒸气透过膜。
3.根据权利要求1或2所述的固体电池,其中,
在所述保持端子的表面形成有镀膜。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的固体电池,其中,
所述保持端子具备保持部,该保持部具有能够将所述带焊料膜的所述外部电极保持在内部的带开口部的内部空间。
5.根据权利要求4所述的固体电池,其中,
所述保持端子还具有与所述保持部连续且支承所述保持部的基座部而构成。
6.根据权利要求4或5所述的固体电池,其中,
所述保持端子的形成所述保持部的形成面的一部分为非连续的部分。
7.根据权利要求6所述的固体电池,其中,
所述非连续的部分设置在所述保持部的底部。
8.根据权利要求6或7所述的固体电池,其中,
所述非连续的部分是提供给所述保持部的所述形成面的间隙部分。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的固体电池,其中,
所述非连续的部分的至少一部分构成从所述保持部的开口部朝向所述保持部的内部空间的锥形形态,该锥形形态的宽幅部分位于开口部侧,该锥形形态的窄幅部分位于所述保持部的内侧。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的固体电池,其中,
所述非连续的部分是在所述保持部的形成面上形成的贯通孔。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020-022506 | 2020-02-13 | ||
JP2020022506 | 2020-02-13 | ||
PCT/JP2021/004987 WO2021162042A1 (ja) | 2020-02-13 | 2021-02-10 | 固体電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115136408A true CN115136408A (zh) | 2022-09-30 |
CN115136408B CN115136408B (zh) | 2024-02-09 |
Family
ID=77291819
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202180014530.XA Active CN115136408B (zh) | 2020-02-13 | 2021-02-10 | 固体电池 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220278365A1 (zh) |
JP (1) | JP7416195B2 (zh) |
CN (1) | CN115136408B (zh) |
WO (1) | WO2021162042A1 (zh) |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5568354A (en) * | 1993-02-02 | 1996-10-22 | Nec Corporation | Chip type solid electrolyte capacitor |
JP2005196979A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-21 | Toshiba Corp | 非水電解質薄型二次電池 |
CN1649051A (zh) * | 2004-03-05 | 2005-08-03 | 松下电器产业株式会社 | 芯片型电池 |
CN1652354A (zh) * | 2004-01-29 | 2005-08-10 | 三洋电机株式会社 | 太阳能电池组件 |
JP2010153140A (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Nissan Motor Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
CN102341935A (zh) * | 2009-01-27 | 2012-02-01 | G4协同学公司 | 用于储能器件的可变容积的容器 |
CN104303341A (zh) * | 2012-05-14 | 2015-01-21 | Nec能源元器件株式会社 | 二次电池的正电极、二次电池及其制造方法 |
JP2015167117A (ja) * | 2014-03-04 | 2015-09-24 | ソニー株式会社 | 電池および電子機器 |
CN105009332A (zh) * | 2013-02-28 | 2015-10-28 | I-Ten公司 | 制造单片全固态电池的方法 |
CN110521050A (zh) * | 2017-03-28 | 2019-11-29 | Tdk株式会社 | 全固体锂离子二次电池和安装体 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7036189B2 (ja) * | 2018-02-26 | 2022-03-15 | 株式会社村田製作所 | 全固体電池 |
CN111492527B (zh) * | 2018-03-02 | 2023-09-15 | 株式会社村田制作所 | 全固体电池 |
-
2021
- 2021-02-10 JP JP2022500443A patent/JP7416195B2/ja active Active
- 2021-02-10 CN CN202180014530.XA patent/CN115136408B/zh active Active
- 2021-02-10 WO PCT/JP2021/004987 patent/WO2021162042A1/ja active Application Filing
-
2022
- 2022-05-19 US US17/748,325 patent/US20220278365A1/en active Pending
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5568354A (en) * | 1993-02-02 | 1996-10-22 | Nec Corporation | Chip type solid electrolyte capacitor |
JP2005196979A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-21 | Toshiba Corp | 非水電解質薄型二次電池 |
CN1652354A (zh) * | 2004-01-29 | 2005-08-10 | 三洋电机株式会社 | 太阳能电池组件 |
CN1649051A (zh) * | 2004-03-05 | 2005-08-03 | 松下电器产业株式会社 | 芯片型电池 |
JP2010153140A (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Nissan Motor Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
CN102341935A (zh) * | 2009-01-27 | 2012-02-01 | G4协同学公司 | 用于储能器件的可变容积的容器 |
CN104303341A (zh) * | 2012-05-14 | 2015-01-21 | Nec能源元器件株式会社 | 二次电池的正电极、二次电池及其制造方法 |
CN105009332A (zh) * | 2013-02-28 | 2015-10-28 | I-Ten公司 | 制造单片全固态电池的方法 |
JP2015167117A (ja) * | 2014-03-04 | 2015-09-24 | ソニー株式会社 | 電池および電子機器 |
CN110521050A (zh) * | 2017-03-28 | 2019-11-29 | Tdk株式会社 | 全固体锂离子二次电池和安装体 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021162042A1 (ja) | 2021-08-19 |
CN115136408B (zh) | 2024-02-09 |
JP7416195B2 (ja) | 2024-01-17 |
JPWO2021162042A1 (zh) | 2021-08-19 |
US20220278365A1 (en) | 2022-09-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20210249697A1 (en) | Solid state battery | |
US20230109891A1 (en) | Solid state battery and method of manufacturing solid state battery | |
US20220209338A1 (en) | Solid state battery | |
US20220328882A1 (en) | Solid-state battery | |
CN114503357A (zh) | 固体电池 | |
US20220238913A1 (en) | Solid state battery | |
JP2021150055A (ja) | 固体電池 | |
US20230100780A1 (en) | Solid state battery | |
US20220285682A1 (en) | Solid-state battery | |
CN112673505A (zh) | 固体电池以及固体电池组 | |
CN115136408B (zh) | 固体电池 | |
US20210265667A1 (en) | Solid state battery | |
WO2020218213A1 (ja) | 二次電池 | |
CN114830396A (zh) | 固体电池 | |
WO2024009963A1 (ja) | 固体電池 | |
WO2022114140A1 (ja) | 固体電池および固体電池の製造方法 | |
CN114788086B (zh) | 固体电池 | |
CN114556671B (zh) | 固体电池 | |
WO2022054440A1 (ja) | 二次電池およびその製造方法 | |
US20230163434A1 (en) | Solid state battery | |
CN115362589A (zh) | 固体电池 | |
CN115298872A (zh) | 固体电池 | |
CN118281461A (zh) | 固体电池 | |
CN116457971A (zh) | 固体电池 |
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 |