CN115966744A - 蓄电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蓄电设备，在外装体内设置有：正极板，其在正极集流体的两面上形成有正极合材层；负极板，其在负极集流体的两面上形成有负极合材层；及，固态电解质层，其夹持在前述正极板与前述负极板之间；在前述外装体内还设置有接合部件，以将与前述正极板和前述固态电解质层接触的第一空间和与前述负极板和前述固态电解质层接触的第二空间隔开；在前述第一空间中配置有第一电解质组合物；在前述第二空间中配置有第二电解质组合物。

Description

蓄电设备
技术领域
本发明涉及一种蓄电设备。
背景技术
从气候相关灾害的角度来看，要求减少CO2的排放量，因此人们对搭载有二次电池的电动汽车越来越感兴趣。
专利文献1中记载了一种二次电池，所述二次电池具备：分隔壁，使第一空间以及第二空间相互分隔，并使金属离子在第一空间与第二空间之间透过；负极，配置在第一空间的内部，并且吸留以及释放金属离子；及，正极，配置在第二空间的内部，并且吸留以及释放金属离子。在此，第一空间的内部收纳有包含金属离子的第一水系电解液，第二空间的内部收纳有包含金属离子并且具有比第一水系电解液pH小的pH的第二水系电解液。
[先前技术文献]
(专利文献)
专利文献1：国际公开第2020/218456号
发明内容
[发明所要解决的问题]
然而，在配置有负极的第一空间和配置有正极的第二空间中分别收纳第一水系电解液和第二水系电解液的结构复杂，因此制造二次电池所需时间增长。另外，在二次电池的制造过程中，第一水系电解液和第二水系电解液中任一种混入另一种电解液的可能性增大，导致良率降低。进一步地，二次电池在充放电时因热循环等导致隔壁剥离而第一空间和第二空间任一个中所含的组分混入另一空间的可能性增大，从而耐久性降低。
本发明的目的在于提供一种蓄电设备，所述蓄电设备能够缩短制造所需时间，并提高良率和耐久性。
[解决问题的技术手段]
本发明的一方式是一种蓄电设备，在外装体内设置有：正极板，其在正极集流体的两面上形成有正极合材层；负极板，其在负极集流体的两面上形成有负极合材层；及，固态电解质层，其夹持在前述正极板与前述负极板之间；在前述外装体内还设置有接合部件，以将与前述正极板和前述固态电解质层接触的第一空间和与前述负极板和前述固态电解质层接触的第二空间隔开；在前述第一空间中配置有第一电解质组合物；在前述第二空间中配置有第二电解质组合物。
可选地，前述第一电解质组合物不同于前述第二电解质组合物。
可选地，上述蓄电设备具有多个前述正极板和前述负极板中的至少一方和多个前述固态电解质层；相邻的前述固态电解质层经由前述接合部件接合，以使前述正极板不与前述第二空间接触，并且前述负极板不与前述第一空间接触。
可选地，上述蓄电设备，在前述外装体内还设置有端部件，所述端部件在正极集流体的一面上形成有正极合材层，并在另一面上形成有保持板；在前述端部件与前述端部件所相邻的前述负极板之间夹持有前述固态电解质层；夹持在前述端部件与前述端部件所相邻的前述负极板之间的固态电解质层和前述保持板经由前述接合部件接合，以使构成前述端部件的前述正极集流体和前述正极合材层不与前述第二空间接触；前述保持板和前述外装体经由前述接合部件接合。
可选地，上述蓄电设备，在前述外装体内还设置有端部件，所述端部件在负极集流体的一面上形成有负极合材层，并在另一面上形成有保持板；前述端部件与前述端部件所相邻的前述正极板之间夹持有前述固态电解质层；夹持在前述端部件与前述端部件所相邻的前述正极板之间的固态电解质层和前述保持板经由前述接合部件接合，以使构成前述端部件的前述负极集流体和前述负极合材层不与前述第一空间接触；前述保持板和前述外装体经由前述接合部件接合。
可选地，上述蓄电设备中，前述固态电解质层的不与前述第一空间和前述第二空间接触的至少部分区域和前述外装体经由前述接合部件接合。
可选地，上述蓄电设备中，在前述固态电解质层的未被夹持在前述正极板和前述负极板之间的区域设置有前述接合部件。
可选地，上述蓄电设备中，前述正极板、前述负极板和前述固态电解质层在俯视中大致为矩形；设置有前述接合部件的区域在相邻的前述固态电解质层的除了与前述第一空间和前述第二空间接触一侧的边之外的两边的至少一部分上重叠。
(发明的效果)
根据本发明，能够提供一种可以缩短制造所需时间并提高良率和耐久性的蓄电设备。
附图说明
图1是绘示本实施方式的蓄电设备的一例的截面图。
图2是图1的蓄电设备在Z-Z’方向上的截面图。
图3是绘示图1的蓄电设备的制造方法的一例的图。
图4是绘示在图1的蓄电设备的变形例中使用的固态电解质层的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1绘示了本实施方式的蓄电设备的一例。
蓄电设备10在外装体14内设置有：正极板11，其在正极集流体11a的两面上形成有正极合材层11b；负极板12，其在负极集流体12a的两面上形成有负极合材层12b；及，固态电解质层13，其夹持在正极板11与负极板12之间。另外，蓄电设备10在外装体14内还设置有接合部件16，以将与正极板11和固态电解质层13接触的第一空间15A和与负极板12和固态电解质层13接触的第二空间15B隔开。此时，正极板11的正极极耳引线11c从正极集流体11a向第一空间15A侧延伸，负极板12的负极极耳引线12c从负极集流体12a向第二空间15B延伸。进一步地，蓄电设备10在第一空间15A中填充有作为第一电解质组合物的第一电解液，在第二空间15B中填充有作为第二电解质组合物的第二电解液。因此，制造蓄电设备10所需时间缩短。另外，在制造蓄电设备10的过程中，第一电解液和第二电解液中任一种混入另一种电解液的可能性降低，从而提高良率。进一步地，蓄电设备10在充放电时因热循环等导致接合部件16剥离而第一空间15A和第二空间15B任一个中所含的组分混入另一空间的可能性降低，从而耐久性提高。
作为外装体14没有特别限定，例如可以列举层压膜等。
作为构成层压膜的材料，例如可以列举铝、不锈钢等。
外装体14的厚度没有特别限定，例如为50μm以上且500μm以下。
作为构成接合部件16的材料，只要可以接合相应的部件，以将第一空间15A和第二空间15B隔开，没有特别限定，例如可以列举聚烯烃树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、硅酮树脂等。
蓄电设备10在外装体14内还设置有端部件17，所述端部件17在负极集流体17a的一面上形成有负极合材层17b，并在另一面上形成有保持板17c，端部件17与端部件17所相邻的正极板11之间夹持有固态电解质层13。此时，端部件17的负极极耳引线17d从负极集流体17a向第二空间15B侧延伸。另外，蓄电设备10的端部件17和端部件17所相邻的正极板11之间夹持的固态电解质层13和保持板17c经由接合部件16接合，以使负极集流体17a和负极合材层17b不与第一空间15A接触。进一步地，蓄电设备10的保持板17c和外装体14经由接合部件16接合。
在此，负极集流体17a和负极合材层17b可以分别与负极集流体12a和负极合材层12b相同，也可以不同。
作为构成保持板17c的材料，只要是可以保持蓄电设备10的上表面和下表面并且在化学上对第一电解液和第二电解液稳定的材料，没有特别限定，例如可以列举不锈钢、铜、镍、聚烯烃树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、硅酮树脂等。
保持板17c的厚度没有特别限定，例如为100μm以上且1000μm以下。
此外，可以使用在正极集流体的一面上形成有正极合材层并在另一面上形成有保持板的端部件，来代替端部件17。此时，端部件与端部件所相邻的负极板12之间夹持有固态电解质层13，夹持在端部件与端部件所相邻的负极板12之间的固态电解质层13和保持板经由接合部件16接合，以使构成端部件的正极集流体和正极合材层不与第二空间15B接触。
蓄电设备10中，相邻的固态电解质层13经由接合部件16接合，以使正极板11不与第二空间15B接触，负极板12不与第一空间15A接触。因此，蓄电设备10的耐振动性和体积能量密度提高。
如图2所示，蓄电设备10中固态电解质层13的不与第一空间15A和第二空间15B接触的区域和外装体14经由接合部件16接合。
能够借由例如以下方式制造蓄电设备10：如图3所示，将在俯视中大致为矩形的固态电解质层13、正极板11、固态电解质层13、负极板12等层叠而得到极组，将所得到的极组的外周和外装体14经由接合部件16熔敷接合之后，分别向第一空间15A和第二空间15B中填充第一电解液和第二电解液。此时，在固态电解质层13的未夹持在正极板11和负极板12之间的区域设置有接合部件16。具体而言，层叠有正极板11的固态电解质层13在正极极耳引线11c延伸的一侧、即除了与第一空间15A接触一侧的边之外的三边上层叠有正极板11的一侧设置有接合部件16。另外，层叠有负极板12的固态电解质层13在负极极耳引线12c延伸的一侧、即除了与第二空间15B接触一侧的边之外的三边上层叠有负极板12的一侧设置有接合部件16。因此，在蓄电设备10中，设置有接合部件16的区域在相邻的固态电解质层13的除了与第一空间15A和第二空间15B接触一侧的边之外的两边重叠。
设置在固态电解质层13上的接合部件16的宽度没有特别限定，例如为1mm以上且10mm以下。
此外，层叠有正极板11的固态电解质层13可以在未层叠有正极板11的一侧设置有接合部件16，层叠有负极板12的固态电解质层13可以在未层叠负极板12的一侧设置有接合部件16。
另外，如图4所示，蓄电设备10的设置有接合部件16的区域可以在相邻的固态电解质层13的除了与第一空间15A和第二空间15B接触一侧的边之外的两边的一部分上重叠。
相邻的固态电解质层13的设置有接合部件16的区域重叠的长度L优选为5mm以上，更优选为10mm以上。如果L为5mm以上，则蓄电设备10的良率和耐久性提高。
另外，蓄电设备10具有2个正极板11、1个负极板12和4个固态电解质层13，但正极板11、负极板12和固态电解质层13的个数没有特别限定。
另外，当蓄电设备10具有多个正极板11、多个负极板12和多个固态电解质层13时，多个正极板11、多个负极板12和多个固态电解质层13可以相同，也可以不同。
作为蓄电设备10，只要能够反复储存并释放电能，没有特别限定，例如可以列举锂离子二次电池、锂空气电池、锂离子电容器、氧化还原液流电池等。
以下，对蓄电设备10为锂离子二次电池的情况进行说明。
作为正极集流体11a，没有特别限定，例如可以列举铝箔等金属箔等。
正极集流体11a的厚度没有特别限定，例如为5μm以上且15μm以下。
正极合材层11b包括正极活性物质，根据需要还可以包括固态电解质、导电助剂、粘合剂等。
作为正极活性物质，只要能够吸留和释放锂离子，没有特别限定，例如可以列举LiCoO2、Li(Ni5/10Co2/10Mn3/10)O2、Li(Ni6/10Co2/10Mn2/10)O2、Li(Ni8/10Co1/10Mn1/10)O2、Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)O2、Li(Ni1/6Co4/6Mn1/6)O2、Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2、LiCoO4、LiMn2O4、LiNiO2、LiFePO4、硫化锂、硫等。这些正极活性物质可以单独使用，也可以混合多种使用。
正极合材层11中的正极活性物质含量没有特别限定，例如为75质量％以上且95质量％以下。
正极合材层11b的厚度没有特别限定，例如为20μm以上且1000μm以下。
作为负极集流体12a，没有特别限定，例如可以列举铜箔等金属箔等。
负极集流体12a的厚度没有特别限定，例如为5μm以上且15μm以下。
负极合材层12b包括负极活性物质，根据需要还可以包括固态电解质、导电助剂、粘合剂等。
负极合材层12中的负极活性物质含量没有特别限定，例如为60质量％以上且95质量％以下。
作为负极活性物质，只要能够吸留和释放锂离子，没有特别限定，例如可以列举金属锂、锂合金、金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物、Si、SiO、碳材料等。这些负极活性物质可以单独使用，也可以混合多种使用。
作为碳材料，例如可以列举人造石墨、天然石墨、硬碳和软碳等。
负极合材层12b的厚度没有特别限定，例如为10μm以上且500μm以下。
作为构成固态电解质层13的固态电解质层，没有特别限定，例如可以列举锂离子导电性氧化物、锂离子导电性硫化物等。
固态电解质层13的厚度没有特别限定，例如为20μm以上且150μm以下。
第一电解液和第二电解液可以相同，也可以不同。
在第一电解液和第二电解液不同的情况下，可以分别使用水系电解液和非水系电解液(有机电解液)作为第一电解液和第二电解液。
水系电解液包括电解质和水。
作为水系电解液中所包含的电解质，例如可以列举氯化锂、硫酸锂、醋酸锂、高氯酸锂等。这些电解液可以单独使用，也可以混合多种使用。
非水系电解液包括电解质和有机溶剂。
作为非水系电解液中所包含的电解质，例如可以列举六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂等。这些电解质可以单独使用，也可以混合多种使用。
作为非水系电解液中所包含的有机溶剂，例如可以列举碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、二乙二醇二甲醚等。这些有机溶剂可以单独使用，也可以混合多种使用。
此外，可以向第一电解液和第二电解液中的至少一方中添加高分子凝胶剂来制成高分子凝胶电解质。即，将第一电解液和第二电解液中的至少一方制成以高分子凝胶剂作为基质的高分子凝胶电解质。
另外，可以在第一空间15A中配置具有与第一电解液相同功能的固态电解质来代替填充第一电解液，也可以在第二空间15B中配置具有与第二电解液相同功能的固态电解质来代替填充第二电解液。这些固态电解质可以配置在第一空间15A或第二空间15B中，也可以配置在第一空间15A和第二空间15B中。
作为固态电解质，没有特别限定，例如可以列举锂离子导电性氧化物、锂离子导电性硫化物等。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，可以在本发明宗旨范围内适当改变上述实施方式。
附图标记
10 蓄电设备
11 正极板
11a 正极集流体
11b 正极合材层
11c 正极极耳引线
12 负极板
12a 负极集流体
12b 负极合材层
12c 负极极耳引线
13 固态电解质层
14 外装体
15A 第一空间
15B 第二空间
16 接合部件
17 端部件
17a 负极集流体
17b 负极合材层
17c 保持板
17d 负极极耳引线

Claims (8)

1.一种蓄电设备，在外装体内设置有：正极板，其在正极集流体的两面上形成有正极合材层；负极板，其在负极集流体的两面上形成有负极合材层；及，固态电解质层，其夹持在前述正极板与前述负极板之间；
在前述外装体内还设置有接合部件，以将与前述正极板和前述固态电解质层接触的第一空间和与前述负极板和前述固态电解质层接触的第二空间隔开；
在前述第一空间中配置有第一电解质组合物；
在前述第二空间中配置有第二电解质组合物。
2.根据权利要求1所述的蓄电设备，其中，前述第一电解质组合物不同于前述第二电解质组合物。
3.根据权利要求1所述的蓄电设备，其中，具有多个前述正极板和前述负极板中的至少一方和多个前述固态电解质层；
相邻的前述固态电解质层经由前述接合部件接合，以使前述正极板不与前述第二空间接触，并且前述负极板不与前述第一空间接触。
4.根据权利要求3所述的蓄电设备，其中，在前述外装体内还设置有端部件，所述端部件在正极集流体的一面上形成有正极合材层，并在另一面上形成有保持板；
前述端部件与前述端部件所相邻的前述负极板之间夹持有前述固态电解质层；
夹持在前述端部件与前述端部件所相邻的前述负极板之间的固态电解质层和前述保持板经由前述接合部件接合，以使构成前述端部件的前述正极集流体和前述正极合材层不与前述第二空间接触；
前述保持板和前述外装体经由前述接合部件接合。
5.根据权利要求3所述的蓄电设备，其中，在前述外装体内还设置有端部件，所述端部件在负极集流体的一面上形成有负极合材层，并在另一面上形成有保持板；
前述端部件与前述端部件所相邻的前述正极板之间夹持有前述固态电解质层；
夹持在前述端部件与前述端部件所相邻的前述正极板之间的固态电解质层和前述保持板经由前述接合部件接合，以使构成前述端部件的前述负极集流体和前述负极合材层不与前述第一空间接触；
前述保持板和前述外装体经由前述接合部件接合。
6.根据权利要求3所述的蓄电设备，其中，前述固态电解质层的不与前述第一空间和前述第二空间接触的至少部分区域和前述外装体经由前述接合部件接合。
7.根据权利要求3所述的蓄电设备，其中，在前述固态电解质层的未被夹持在前述正极板和前述负极板之间的区域设置有前述接合部件。
8.根据权利要求7所述的蓄电设备，其中，前述正极板、前述负极板和前述固态电解质层在俯视中大致为矩形；
设置有前述接合部件的区域在相邻的前述固态电解质层除了的与前述第一空间和前述第二空间接触一侧的边之外的两边的至少一部分上重叠。
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