CN115552686A - 全固态电池 - Google Patents

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Abstract

一个实施例提供一种全固态二次电池，包括形成在彼此相邻的电池单元之间的缓冲层，其中全固态二次电池为堆叠形式，具有沿着堆叠方向堆叠的多个电池单元，在多个电池单元中，正电极层、固体电解质层和负电极层被顺序堆叠。

Description

全固态电池
技术领域
本发明涉及一种全固态电池。
背景技术
最近，使用固体电解质作为电解质的全固态二次电池已经引起了关注(例如，专利参考文献1)。在全固态二次电池中，固体电解质粉末被压缩并且固化以形成电解质层。
作为这种全固态二次电池，堆叠式全固态二次电池是已知的，在该堆叠式全固态二次电池中，通过顺序堆叠正电极层、固体电解质层和负电极层而制造的多个电池单元(也称为单个电池单体)被堆叠。在堆叠式全固态二次电池中，每个电池单元重复膨胀和收缩，当重复充电和放电时，在相邻的电池单元之间产生压力。在本文中，由于每个电池单元的膨胀或收缩不是均匀的，而是偏压在堆叠表面的内部方向(垂直于堆叠方向的方向)上，不均匀的压力在堆叠表面的内部方向上被施加到每个电池单元。相应地，当重复充电和放电时，每个电池单元的电解质层逐渐破裂或变形，导致诸如循环特性等的电池特性恶化的问题。
(专利参考文献1:日本专利公开号第2011-086554)
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是减小施加到堆叠式全固态二次电池中涉及充电和放电的电池单元中的每一个的压力偏压。
技术方案
也就是说，本发明的全固态二次电池是堆叠式全固态二次电池，其中通过顺序堆叠正电极层、固体电解质层和负电极层而配置的多个电池单元在堆叠方向上堆叠，并且缓冲层形成在相邻的电池单元之间。
通过上述配置，缓冲层提供在相邻的电池单元之间，以对全固态二次电池充电，从而在电池单元膨胀时分配压力，并且根据充电和放电减小施加到每个电池单元的压力偏压。由此，可抑制由于重复充电和放电引起的电解质层的破裂或变形，并且可抑制电池特性诸如循环特性的劣化。
在全固态二次电池中，优选的是，缓冲层沿着堆叠方向的厚度之和大于电池单元伴随充电和放电沿着堆叠方向的厚度变化之和。
由此，电池单元伴随充电和放电的厚度变化可被缓冲层可靠地吸收，并且根据充电和放电施加到每个电池单元的压力的偏压可进一步减小。
另一方面，“伴随充电和放电的变化量”指的是当全固态电池从完全充电状态变为放电状态时的变化量。“完全充电状态”是指全固态电池的SOC(充电状态)大于或等于90％的状态，而“放电状态”是指全固态电池的SOC小于或等于10％的状态。另外，“全固态电池的SOC”指的是电池单元的剩余容量的总值与每个电池单元的额定容量的总值的比率。
另外，“缓冲层的厚度之和”指的是当全固态二次电池包括多个缓冲层时多个缓冲层的厚度之和，并且指的是当仅提供一个缓冲层时的一个缓冲层的厚度。另外，“电池单元的厚度的变化量之和”指的是包括在全固态二次电池中的所有电池单元的厚度的变化之和。
作为全固态二次电池的具体实施例，在电池单元中，锂离子在正电极层和负电极层之间移动以引起充电和放电。
缓冲层优选地具有比正电极层和负电极层的弹性模量小的弹性模量。因此，当电池单元由于充电和放电而膨胀时，缓冲层弹性变形以更可靠地吸收电池单元的体积变化，从而可进一步减小施加到每个电池单元的压力偏压。
在一实施例中，在全固态二次电池中，正电极层、固体电解质层和负电极层在堆叠方向上的厚度之和在完全充电状态下可大于在放电状态下。
在一实施例中，全固态二次电池可处于这样的状态，其中在完全充电状态下，锂金属层沉淀在提供在负电极层中的负电极集流体和负电极活性物质层之间。
另外，在全固态二次电池中，在完全充电状态下，提供在负电极层中的负电极集流体和负电极活性物质层沿着堆叠方向的厚度之和优选地小于沉淀在负电极集流体和负电极活性物质层之间的锂金属层沿着堆叠方向的厚度。
因此，完全充电时的体积能量密度高，并且可稳定地重复锂的溶解和沉淀。
在一实施例中，在全固态二次电池中，当正电极层的单位面积比容量为X[mAh/cm-2]时，在完全充电状态下的锂金属层沿着堆叠方向的厚度可大于或等于4.85×Xμm。
全固态二次电池优选地进一步包括用于容纳多个电池单元和缓冲层的矩形壳体，其中壳体具有三对相对表面中具有最小面积的相对表面作为底表面，并且多个电池单元和缓冲层容纳在壳体中以便沿着高度方向堆叠。
因此，当电池单元由于充电和放电而膨胀时，施加到电池单元中的每一个的压力偏压可进一步减小。
在一实施例中，当在堆叠方向上观察时，缓冲层的面积可大于电池单元的面积。
在一实施例中，电池单元可彼此并联连接，并且电池单元之间的缓冲层可由绝缘材料制成。在这种情况下，优选的是，具有比缓冲层厚度小的厚度的绝缘膜安装在彼此相邻的电池单元和缓冲层之间。
在另一实施例中，电池单元可彼此串联连接，并且电池单元之间的缓冲层可由导电材料制成。
有益效果
通过本发明，可以减小施加到堆叠式全固态二次电池中涉及充电和放电的电池单元中的每一个的压力偏压。
附图说明
图1是根据一实施例的全固态二次电池的示意图。
图2是根据一实施例的全固态二次电池的分解图。
图3是根据一实施例的全固态二次电池的电池主体的示意图。
图4是根据不同于图3的一实施例的全固态二次电池的电池主体的示意图。
图5是根据一实施例的全固态二次电池的样品的示意图。
图6示出根据一实施例的电池特性评估的评估结果。
具体实施方式
在下文中，将描述本发明的全固态二次电池的一实施例。
根据一示例性实施例的全固态二次电池100是锂二次电池，其中锂离子在正电极和负电极之间移动的同时被充电和放电。如图1和图2所示，全固态二次电池100包括电池壳体C和容纳在电池壳体C中的电池主体1。
电池壳体C可为棱柱形(长方体)并且由诸如铝的金属制成。电池壳体C具有三对面积不同的相对表面，并且其中面积最小的相对表面S用作底表面。另一方面，在底表面上，安装有电连接到电池主体1的正极端子P和负极端子N。
电池主体1是堆叠多个(图1中为13个)电池单元11的堆叠型，并且具有基本上长方体形状。如图2和图3所示，每个电池单元11是片状的，并且由在高度方向上顺序堆叠的正电极层111、固体电解质层112和负电极层113组成。另外，在电池主体1中，多个电池单元11在高度方向上堆叠和重叠。在容纳在电池壳体C中的电池主体1中，电池单元11的堆叠方向与电池壳体C的高度方向(即，垂直于底表面的方向)一致。
(正电极层)
正电极层111包括朝向负电极层113顺序设置的正电极集流体层111a和正电极活性物质层111b。
正电极集流体层111a在平面图中具有矩形形状，诸如片状、箔状或板状。构成正电极集流体层111a的材料没有特别限制，可使用在全固态电池中使用的已知材料，并且例如，可使用不锈钢、铝、铜、镍、铁、钛、碳或其合金。
正电极活性物质层111b可逆地吸收和释放锂离子。正电极活性物质层111b包括最小正电极活性物质，并且可进一步包括固体电解质。另外，如果必要，可包括导电助剂、粘结剂、填料、分散剂等，它们是包含在全固态电池的正电极活性物质层中的已知材料。
正电极活性物质的材料没有特别限制，并且可使用能用于全固态电池的已知材料。例如，正电极活性物质包括诸如钴酸锂、镍酸锂、钴酸镍锂、铝酸镍钴锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂的锂盐、硫化镍、硫化铜、硫、氧化铁或氧化钒。正电极活性物质可分别单独使用，并且也可以两种或多种组合使用。
另外，正电极活性物质优选地包括锂盐中具有层状岩盐结构的过渡金属氧化物的锂盐。“层状”意思是薄片状形式。另外,“岩盐结构”是指氯化钠型结构，它是一种晶体结构，并且特别地，是一种由阳离子和阴离子中的每一个形成的面心立方晶格彼此错开每个单元栅格脊的1/2的结构。
具有层状岩盐结构的过渡金属氧化物的锂盐的示例可包括三元过渡金属氧化物的锂盐，诸如LiNixCoyAlzO2(NCA)或LiNixCoyMnzO2(NCM)(假设0<x<1，0<y<1，0<z<1，并且x+y+z＝1)。
当正电极活性物质包括具有层状岩盐结构的三元过渡金属氧化物的锂盐时，可改善全固态二次电池100的能量密度和热稳定性。
正电极活性物质可涂覆有涂层。涂层可使用已知待用作全固态二次电池100的正电极活性物质的涂层的任何材料，并且可包括例如Li2O-ZrO2等。
另外，正电极活性物质由三元过渡金属氧化物的诸如NCA、NCM等的锂盐形成。当镍(Ni)被包括作为正电极活性物质时，全固态二次电池100的容量密度可增加，并且正电极活性物质的金属洗脱可减少。相应地，根据一实施例的全固态二次电池100可表现出改善的长期可靠性和循环特性。
正电极活性物质可具有诸如球形、椭圆形等的颗粒形状。另外，正电极活性物质的粒径可不受特别限制，并且可在适用于常规全固态二次电池的正电极活性物质的范围内。此外，正电极活性物质层111b的正电极活性物质的含量没有特别限制，但是在适用于常规全固态二次电池的正电极层111的范围内。
另外，可混合到正电极活性物质层111b中的导电助剂的示例可以是例如石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、金属粉末等。另外，可混合到正电极活性物质层111b中的粘结剂的示例可以是例如丁苯橡胶、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯等。另外，可混合到正电极活性物质层111b中的填料、分散剂、离子导电助剂等可以是通常用于全固态二次电池的电极的已知材料。
(固体电解质层)
固体电解质层112设置在正电极层111和负电极层113之间(特别地，在正电极活性物质层111b和负电极活性物质层113a之间)。固体电解质层112在平面图中具有矩形形状，诸如片状、箔状或板状，并且包括能够移动离子的固体电解质。固体电解质层112包含能够移动离子的固体电解质。固体电解质的材料没有特别限制，并且可使用能用于全固态电池的已知材料，其示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。
包括在固体电解质中的硫化物类固体电解质材料可以是例如Li2S-P2S5、Li2S-P2S5-LiX(X是卤族元素(例如，I或Cl))、Li2S-P2S5-Li2O、Li2S-P2S5-Li2O-LiI、Li2S-SiS2、Li2S-SiS2-LiI、Li2S-SiS2-LiBr、Li2S-SiS2-LiCl、Li2S-SiS2-B2S3-LiI、Li2S-SiS2-P2S5-LiI、Li2S-B2S3、Li2S-P2S5-ZmSn(m是整数，Z是Ge、Zn或Ga中的任何一个)、Li2S-GeS2、Li2S-SiS2-Li3PO4、Li2S-SiS2-LipMOq(p和q是整数，并且M是P、Si、Ge、B、Al、Ga或In)等。硫化物类固体电解质材料通过用熔融淬火法或机械研磨法处理原材料(例如，Li2S、P2S5等)而制备。另外，可在这种处理之后进行热处理。固体电解质可以是无定形的或结晶的，并且两者可处于混合状态。
而且，作为固体电解质，优选地使用硫化物固体电解质材料中包含选自硫、硅、磷和硼的至少一种元素的材料。通过该材料，可改善固体电解质层112的锂导电性，并且可改善全固态二次电池100的电池特性。特别地，优选地使用包含硫(S)、磷(P)和锂(Li)的一种作为用于固体电解质的材料，并且特别地，更优选地使用包含Li2S-P2S5的一种。
当包括Li2S-P2S5作为形成固体电解质的硫化物类固体电解质材料时，Li2S和P2S5的混合摩尔比可例如在Li2S:P2S5＝50:50至90:10的范围内。另外，固体电解质层112可进一步包括粘结剂。包括在固体电解质层112中的粘结剂可包括例如苯乙烯-丁二烯橡胶、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚环氧乙烷等。包括在固体电解质层112中的粘结剂可与正电极活性物质层111b的粘结剂相同或不同。
(负电极层)
负电极层113包括向正电极层111的方向顺序设置的负电极集流体层113b和负电极活性物质层113a。
负电极集流体层113b在平面图中具有矩形形状，诸如片状、箔状或板状。包括在负电极集流体层113b中的材料没有特别限制，并且可适当地使用能用于全固态电池的已知材料。材料的示例包括不锈钢、铝、铜、镍、铁、钛、碳等。
负电极活性物质层113a可包含一种或更多种与锂形成合金或化合物的负电极活性物质。当根据一实施例的全固态二次电池100过充电时，包含在负电极活性物质层113a中的负电极活性物质和从正电极层111移动的锂离子可形成合金或化合物，在负电极活性物质层113a的一侧或两侧上沉淀锂金属。
特别地，在初始充电时，负电极活性物质层113a的负电极活性物质和锂离子可形成合金或化合物，从而锂可被吸收在负电极活性物质层113a中。吸收后，当超过负电极活性物质层113a的容量时，锂金属沉淀在负电极活性物质层113a的一侧或两侧上。锂金属形成金属层。因为形成了锂金属，同时通过能够与锂离子形成合金或化合物的负电极活性物质进行扩散，锂金属沿着负电极活性物质层113a的表面均匀地形成，而不是树枝状相。在放电期间，负电极活性物质层113a和金属层的锂金属被离子化并且朝着正电极活性物质层111b移动。相应地，锂金属可最终用作负电极活性物质，改善能量密度。
在一实施例中，在全固态电池完全充电的状态下，包括在每个电池单元11中的负电极集流体和负电极活性物质层113a的厚度之和可小于沉淀在负电极集流体和负电极活性物质层113a之间的锂金属层的厚度。
另外，当正电极层111的每单位面积的比容量为X[mAh/cm-2]时，在完全充电状态下的从负电极层113沉淀的锂金属层在堆叠方向上的厚度为4.85×X[μm]。
用于实现该功能的负电极活性物质可以是例如选自由无定形碳、Au、Pt、Pd、Si、Al、Bi、Sn、In和Zn组成的组中的至少一种。无定形碳的特别示例可包括例如诸如乙炔黑、炉黑和科琴黑等的炭黑、石墨烯等。
负电极活性物质的形状没有特别限制，但可以是颗粒形状，其中负电极活性物质可形成均匀的层，例如镀层。当负电极活性物质具有颗粒形状时，锂离子可穿过细分的负电极活性物质之间的间隙，并在负电极活性物质层113a和负电极集流体之间形成锂金属层。另一方面，当形成镀层时，金属层沉淀在负电极活性物质层113a和固体电解质层112之间。
负电极活性物质层113a可进一步包括粘结剂。通过包括粘结剂，负电极活性物质层113a可稳定在负电极集流体上。粘结剂可以是例如丁苯橡胶、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯及其组合中的任何一种。
另外，在负电极活性物质中，可适当地混合添加剂，例如常规全固态二次电池中使用的填料、分散剂和离子导电助剂。
电池主体1可包括电连接到每个电池单元11的正电极集流体层111a的正电极集流体端子12和电连接到负电极集流体层113b的负电极集流体端子13。正电极集流体端子12和负电极集流体端子13都是片状的，并且可沿着电池主体1的堆叠方向设置。正电极集流体端子12和负电极集流体端子13可分别连接到分别从电池壳体C突出的正极端子P和负极端子N，并且在每个电池单元11中产生的电力可通过正电极集流体端子12和负电极集流体端子13输出到外部。每个电池单元11包括在垂直于每个电池单元11的堆叠方向的方向上突出的正电极集流体接线片12a和负电极集流体接线片13a，它们分别连接到正电极集流体端子12和负电极集流体端子13。在一实施例中，电池主体1的每个电池单元11可彼此并联连接。
(缓冲层)
根据一实施例的全固态二次电池100可包括安装在电池主体1内相邻的电池单元11之间的一个或更多个缓冲层。缓冲层14可安装在所有相邻的电池单元11之间，或者安装在沿着堆叠方向的两端处的电池单元11和电池壳体C之间。
每个缓冲层14在平面图中具有矩形形状，诸如片状或板状，其中缓冲层14的厚度方向可与电池单元11的堆叠方向一致。当在电池单元11的堆叠方向上观察时，因为每个缓冲层14具有比每个电池单元11的面积大的面积，缓冲层14可被安装成覆盖除了电池单元11的正电极集流体接线片12a和负电极集流体接线片13a之外的整个区域。另外，每个缓冲层14的厚度可被设置为以便其和大于每个电池单元11伴随充电和放电沿着堆叠方向的厚度的变化之和。
缓冲层14可吸收电池单元11根据充电和放电的体积变化(膨胀)，由能够弹性变形的构件组成，并且特别地，可由弹性模量小于正电极集流体和负电极集流体的弹性模量的材料形成。缓冲层14可由应力位移曲线的斜率在小于或等于80％位移时小于或等于200MPa或小于或等于50MPa，或者在小于或等于50％位移时小于或等于10MPa的材料形成。缓冲层14的材料可为环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂、聚丙烯树脂、聚酰胺树脂、聚苯乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、诸如PTFE的氟树脂、硅橡胶等，但不限于此。每个缓冲层14可由单一材料组成，或者可由几种材料的组合组成。而且，每个缓冲层14可包括相同的材料或者可包括不同的材料。另外，缓冲层14可包括绝缘材料，并且可使每个电池单元11绝缘。绝缘材料可具有大于或等于1.0×1017Ω·cm2的表面电阻值，并且特别地，诸如PTFE的氟树脂或硅橡胶。
在一实施例中，在电池主体1的电池单元11和缓冲层14之间，可安装具有比缓冲层14厚度小的绝缘膜。绝缘膜的材料可以是例如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜、PTFE(聚四氟乙烯)膜、kapton膜、聚酰亚胺膜、酰亚胺膜等，但不限于此。
根据一实施例的全固态二次电池100，因为缓冲层14安装在电池单元11之间，当每个电池单元11通过对全固态二次电池100充电而膨胀时产生的压力可被分散，减小了由于充电和放电而施加到每个电池单元11的压力偏压。另外，可抑制电解质层在重复充电和放电期间可能发生的破裂或变形，从而抑制电池特性如循环特性的劣化。
本发明不限于上述实施例。
在一实施例的电池主体1中，每个电池单元11可彼此并联连接，但是不限于此。换言之，每个电池单元11可彼此串联连接。在这种情况下，每个缓冲层14包括导电材料以在电池单元11之间供应电流。导电材料可具有小于或等于0.1Ω/cm2的薄层电阻值，并且特别地，可以是铜箔或铝箔、导电双面带等。另外，每个电池单元11可以并联和串联的混合方式彼此连接。
另外，电池主体1可容纳在电池壳体C中，电池壳体C的最小面积的相对侧作为底表面并且高度方向作为堆叠方向，但是不限于此。在另一实施例中，电池主体1可容纳在电池壳体C中，其中其他相对侧中的一个而不是电池壳体C的最小面积的相对侧作为底表面，并且高度方向作为堆叠方向，但是不限于此。
在一实施例中，缓冲层14可沿着与电池主体1的缓冲层14相邻的所有电池单元11的堆叠方向在电池主体1两端处安装在电池单元11和电池壳体C之间，但是不限于此。在另一实施例中，例如，如图4所示，缓冲层14可安装成沿着多个电池单元11的堆叠方向面向上和面向下。在本文中，诸如绝缘膜等的绝缘层可安装在每个电池单元11之间。
在一实施例中，在电池主体1中，锂金属层可不沉淀在负电极层113上。例如，当使用能够可逆地嵌入/脱嵌大量锂离子的材料例如硅时，负电极活性物质的体积可能会改变几倍。在本文中，每个电池单元11的正电极层111、固体电解质层112和负电极层113的厚度和在完全充电状态下可大于在放电状态下。
示例
将通过以下示例更详细地描述本发明。本发明不限于以下示例，而是可在适合于以上和以下含义的范围内通过修改来实践，并且所有这些都包括在本发明的技术范围内。
示例1
通过电池单元之间存在或缺少缓冲层来评估电池特性。
1、堆叠式全固态二次电池单体的制造
(1)正电极结构的制备
以60:35:5的质量比称量作为正电极活性物质的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2(NCA)三元粉末、作为硫化物类固体电解质的Li2S-P2S5(80:20摩尔％)非晶粉末和作为正电极层导电材料(导电助剂)的气相生长碳纤维粉末，并且通过使用旋转和回转混合器进行混合。
随后，将溶解有作为粘结剂的苯乙烯丁二烯橡胶(下文中称为SBR)的脱水二甲苯溶液添加到混合粉末中，从而基于混合粉末的总重量包括含量为5.0wt％的SBR。另外，向初级混合物中添加适量的脱水二甲苯以调整粘度。此外，为了改善混合粉末的分散性，向混合粉末添加直径为5mm的氧化锆球，从而混合粉末、氧化锆球和空的空间应分别为捏合容器的1/3，从而制备第三混合溶液。第三混合溶液被放入旋转和回转混合器中，然后以3000rpm搅拌3分钟，制备用于正电极层的涂覆液。
随后，在制备20μm厚的铝膜集流体作为正电极集流体并且将其放置在台式丝网印刷机上之后，通过使用直径为2.0cm×2.0cm且厚度为150μm的金属掩模，用于正电极层的涂覆液被涂覆在正电极层上。涂覆有用于正电极层的涂覆液的薄片在热板上在60℃下干燥30分钟，在80℃下真空-干燥12小时，以在正电极集流体上形成正电极层。干燥后，正电极集流体和正电极层具有约为165μm的总厚度。
(2)负电极结构的制造
作为负电极活性物质的石墨粉末(在80℃下真空-干燥24小时)和作为粘结剂的PVDF分别以95.0:5.0的质量比称重。随后，将负电极活性物质、粘结剂和适量的NMP放入旋转和回转混合器中，然后以3000rpm搅拌3分钟并且脱泡1分钟，以制备用于负电极层的涂覆液。
随后，制备16μm厚的铜箔集流体作为负电极集流体，并且通过使用刮刀将用于负电极层的涂覆液涂覆在铜箔集流体上。铜箔集流体上的用于负电极层的涂覆液具有约150μm的厚度(间隙)。
涂覆有用于负电极层的涂覆液的薄片置于加热至80℃的干燥器中干燥15分钟。随后，干燥后的薄片在80℃下真空-干燥24小时，制造负电极结构。负电极结构具有约为140μm的厚度。
(3)电解质层的制造
将溶解有SBR的脱水二甲苯溶液添加到作为硫化物类固体电解质的Li2S-P2S5(80:20摩尔％)非晶粉末中，从而基于下述初级混合物的总重量包括含量为2.0wt％的SBR。随后，向初级混合物中添加适量的脱水二甲苯以调整粘度，制备次级混合物。随后，为了改善混合粉末的分散性，向混合粉末中添加直径为5mm的氧化锆球，从而混合粉末、氧化锆球和空的空间应分别为捏合容器的1/3，制备第三混合溶液。第三混合溶液被放入旋转和回转混合器中并且以3000rpm搅拌3分钟，制备用于电解质层的涂覆液。
负电极结构被放置在台式丝网印刷机上，通过使用500μm厚的金属掩模，用于电解质层的涂覆液被涂敷在负电极结构上。涂覆有用于电解质层的涂覆液的薄片在40℃的热板上干燥10分钟，并且再次在40℃下真空-干燥12小时，在负电极结构上形成电解质层。干燥后，电解质层具有约为300μm的总厚度。
(4)单个电池单体的制造
由负电极结构和电解质层以及正电极结构组成的薄片分别用Thompson刮刀刺穿，并且用辊隙为150μm的辊压机挤压，以干燥层压方法将薄片的电解质和正电极结构的正电极层进行层压，制造全固态二次电池单个电池单体(电池单元)。单个电池单体具有约400μm的层厚度。
(5)堆叠式全固态二次电池单体的制造
堆叠单个电池单体以制造两个堆叠式全固态二次电池单体。
如图5中的(a)所示，一种是通过制备单个电池单体并且在单个电池单体之间设置约500μm厚的PTFE薄片作为缓冲层、然后将它们容纳在配备有末端的铝层压膜中、用真空清洁器将膜抽真空至100Pa并且对膜进行密封以包装它们(样品A)来制造。
另一种如图5中的(b)所示，通过在单个电池单体之间不设置缓冲层、将堆叠的单个电池单体容纳在配备有末端的铝层压膜中、用真空清洁器将膜抽真空至100Pa并且对膜进行密封以包装堆叠的单个电池单体(样品B)来制造。
2、电池特性评估
通过使用充电和放电评估装置(TOSCAT-3100，Dongyang系统)测量样品A和样品B的每个全固态二次电池的充电和放电容量(mAh)。电池单体以0.1mA的电流充电至4.25V，并且在60℃下以0.1mA的电流放电至2.50V，然后测量充电和放电容量。结果如图6所示。
如图6所示，其中缓冲层设置在单个电池单体之间的样品A的固态二次电池单体展示出相同的充电容量和放电容量。然而，其中缓冲层未设置在单个电池单体之间的样品B的全固态二次电池单体由于微短路而展示出增加的充电容量，导致电池效率不足。相应地，设置在单个电池单体之间的缓冲层抑制了短路，因此改善了全固态二次电池单体的循环特性。
[附图标记说明]
100：全固态二次锂电池
1：电池主体
11：电池单元
111：正电极层
111a：正电极集流体层
111b：正电极活性物质层
112：固体电解质层
113：负电极层
113a：负电极活性物质层
113b：负电极集流体层
14：缓冲层

Claims (11)

1.一种全固态二次电池，包括：
堆叠式全固态二次电池，其中通过顺序堆叠正电极层、固体电解质层和负电极层而配置的多个电池单元在堆叠方向上堆叠，并且缓冲层形成在相邻的电池单元之间。
2.根据权利要求1所述的全固态二次电池，其中
所述缓冲层沿着所述堆叠方向的厚度之和大于所述电池单元伴随充电和放电沿着所述堆叠方向的厚度的变化之和。
3.根据权利要求1所述的全固态二次电池，其中
所述缓冲层具有比所述正电极层和所述负电极层的弹性模量小的弹性模量。
4.根据权利要求1所述的全固态二次电池，其中
锂离子在所述正电极层和所述负电极层之间移动，以对所述电池单元中的每一个充电和放电。
5.根据权利要求4所述的全固态二次电池，其中
在完全充电状态下，包括在所述负电极层中的负电极集流体和负电极活性物质层沿着所述堆叠方向的厚度之和小于沉淀在所述负电极集流体和所述负电极活性物质层之间的锂金属层沿着所述堆叠方向的厚度。
6.根据权利要求5所述的全固态二次电池，其中
所述正电极层的每单位面积的比容量为X[mAh/cm-2]，并且在完全充电状态下的所述锂金属层沿着所述堆叠方向的厚度大于或等于4.85×Xμm。
7.根据权利要求1所述的全固态二次电池，
进一步包括用于容纳所述多个电池单元和所述缓冲层的矩形壳体，其中所述壳体具有在三对相对表面中具有最小面积的相对表面作为底表面，并且所述多个电池单元和所述缓冲层容纳在所述壳体中以便沿着高度方向堆叠。
8.根据权利要求1所述的全固态二次电池，其中
当在所述堆叠方向上观察时，所述缓冲层的面积大于所述电池单元的面积。
9.根据权利要求1所述的全固态二次电池，其中
所述电池单元彼此并联连接，并且所述电池单元之间的所述缓冲层包括绝缘材料。
10.根据权利要求9所述的全固态二次电池，其中
具有比所述缓冲层的厚度小的厚度的绝缘膜安装在彼此相邻的所述电池单元和所述缓冲层之间。
11.根据权利要求1所述的全固态二次电池，其中
所述电池单元彼此串联连接，并且所述电池单元之间的所述缓冲层由导电材料制成。
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