CN117480662A - 电池的制造方法 - Google Patents

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positive electrode
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森冈一裕
河濑觉
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Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Abstract

一种电池的制造方法，包含第1切断工序和第2切断工序，在所述第1切断工序中，将层叠体在第1切断位置切断而形成第1切断面，所述层叠体具备具有正极层、负极层和位于所述正极层与所述负极层之间的固体电解质层的至少1个电池单元，在所述第2切断工序中，将在所述第1切断工序中被切断了的所述层叠体在比所述第1切断面靠内侧的第2切断位置切断而形成第2切断面，在所述第2切断工序中，在将所述第1切断面与要形成的所述第2切断面之间的距离设为W、将所述第1切断面的表面粗糙度设为Rz1的情况下，满足Rz1<W<5Rz1。

Description

电池的制造方法
技术领域
本公开涉及电池的制造方法。
背景技术
以往，已知集电体和活性物质层层叠的电池。
例如，在专利文献1中公开了将单电池层叠而成的电池层叠体，所述单电池通过将正极集电体层、正极活性物质层、固体电解质层、负极活性物质层和负极集电体层依次层叠而构成。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2020-13729号公报
专利文献2：日本特开2015-76315号公报
发明内容
为了提高电池的容量密度，要求使有助于发电的有效体积提高。为此，将电池单元切断而除去无助于发电的部分是有效的。然而，在切断了电池单元的情况下，在切断面产生电池构成要素的毛刺和下垂(所谓的塌边)，容易产生短路，因此存在作为电池的工作可靠性变低这一课题。例如，在专利文献2中公开了一种电池的制造方法，其中，在将电池单元的端部切断后测定电压，在电压逐渐地下降的情况下再次切断电池单元的端部。然而，在专利文献2中，关于能够抑制切断面的毛刺和塌边的产生的切断方法并未公开。
本公开是解决上述的课题的，其目的是提供能够同时实现电池的高容量密度和高可靠性的电池的制造方法。
本公开的一方式涉及的电池的制造方法，包含：
第1切断工序，将层叠体在第1切断位置切断而形成第1切断面，所述层叠体具备具有正极层、负极层和位于所述正极层与所述负极层之间的固体电解质层的至少1个电池单元；和
第2切断工序，将在所述第1切断工序中被切断了的所述层叠体在比所述第1切断面靠内侧的第2切断位置切断而形成第2切断面，
在所述第2切断工序中，在将所述第1切断面与要形成的所述第2切断面之间的距离设为W、将所述第1切断面的表面粗糙度设为Rz1的情况下，满足Rz1<W<5Rz1。
根据本公开，能够同时实现电池的高容量密度和高可靠性。
附图说明
图1A是示出实施方式1涉及的电池的截面构成的截面图。
图1B是实施方式1涉及的电池的俯视图。
图2A是示出实施方式1涉及的层叠体的截面构成的截面图。
图2B是实施方式1涉及的层叠体的俯视图。
图3是用于说明实施方式1涉及的电池的制造方法的截面图。
图4是用于说明第2切断工序中的第2方向的另一例的俯视图。
图5是示出实施方式2涉及的层叠体的截面构成的截面图。
图6是示出实施方式2涉及的另一层叠体的截面构成的截面图。
图7是用于说明实施方式2涉及的电池的制造方法的截面图。
具体实施方式
(本公开的概要)
本公开的一方式涉及的电池的制造方法，包含：
第1切断工序，将层叠体在第1切断位置切断而形成第1切断面，所述层叠体具备具有正极层、负极层和位于所述正极层与所述负极层之间的固体电解质层的至少1个电池单元；和
第2切断工序，将在所述第1切断工序中被切断了的所述层叠体在比所述第1切断面靠内侧的第2切断位置切断而形成第2切断面，
在所述第2切断工序中，在将所述第1切断面与要形成的所述第2切断面之间的距离设为W、将所述第1切断面的表面粗糙度设为Rz1的情况下，满足Rz1<W<5Rz1。
由此，在第1切断工序和第2切断工序中，能够通过将层叠体切断而除去无助于电池的发电的部分等，因此能够使在电池中占据的有助于发电的体积即有效体积的比率提高。另外，在第2切断工序中，通过以满足Rz1<W<5Rz1的条件将层叠体切断，能够使第2切断面的平坦性提高，并且抑制在第2切断面产生的层叠体的构成要素的毛刺和塌边的数量以及大小，抑制正极层与负极层之间的短路的产生。因此，采用本方式涉及的电池的制造方法，能够同时实现电池的高容量密度和高可靠性。
另外，例如，所述W可以为所述层叠体的厚度的3倍以下。
由此，能够使第2切断面的平坦性提高，并且抑制毛刺和塌边的产生，使第2切断面的品质提高。
另外，例如，所述第1切断工序和所述第2切断工序可以作为一连串的工序连续地实施。
由此，能够不夹有其他的工序而连续地将层叠体切断，因此能够提高生产率。
另外，例如，在以所述层叠体的位置为基准的情况下，在所述第1切断位置所述层叠体的切断进展的第1方向和在所述第2切断位置所述层叠体的切断进展的第2方向可以不同。另外，例如，所述第2方向可以是与所述第1方向垂直的方向。
由此，能够在第1切断工序和第2切断工序中改变切断的方向而将层叠体切断，因此能够调整为与切断面的品质和切断的容易性等相应的方向而将层叠体切断。
另外，例如，所述第2方向可以是与所述层叠体的层叠方向垂直的方向。
由此，在第2切断工序中，即使产生毛刺等，毛刺等也会以与层叠体的层叠方向正交地延伸的方式形成。因而，短路的产生被抑制，能够提高所制造的电池的可靠性。
另外，例如，也可以：所述至少1个电池单元为多个电池单元，所述多个电池单元层叠着。
由此，在多个电池单元层叠的层叠体中，能够在多个电池单元之间以及各电池单元内抑制正极层与负极层之间的短路，并且能够使在电池中占据的有效体积比率提高。因而，能够同时实现高容量或高输出的层叠型的电池的高容量密度和高可靠性。
另外，例如，在所述第1切断工序和所述第2切断工序各自中，可以通过剪切加工来将所述层叠体切断。
由此，仅通过利用刀具剪切层叠体就能够切断，难以产生电池单元的劣化，因此能够提高电池的生产率和有效体积。
另外，例如，在所述第2切断工序中，可以利用超声波切割机将所述层叠体切断。
由此，能够进一步提高第2切断面的平坦性。
另外，例如，所述第2切断面的表面粗糙度可以为所述固体电解质层的厚度以下。另外，例如，可以是，所述第2切断面可以是平坦的。
由此，能够进一步提高电池的可靠性。例如，如果第2切断面的表面粗糙度为固体电解质层的厚度以下，则即使在第2切断面中在正极层和负极层的一方形成了凸部，在产生了变形等的情况下该凸部也不会到达另一方，因此能够有效地抑制短路的产生。
以下，关于本公开的实施方式，一边参照附图一边说明。
再者，以下说明的实施方式均是示出总括的或具体的例子的。在以下的实施方式中示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接方式、工序、工序的顺序等是一例，并非旨在限定本公开。另外，关于以下的实施方式中的构成要素之中的、未记载于独立权利要求的构成要素，作为任意的构成要素来说明。
另外，各图是示意图，未必严格地图示。因此，例如，在各图中比例尺等未必一致。另外，在各图中，对于实质上相同的构成标注了相同的标记，省略或简化重复的说明。
另外，在本说明书中，平行、垂直或正交等的表示要素间的关系性的用语和矩形或圆形等的表示要素的形状的用语以及数值范围并不是仅表示严格的含义的表达，而是意味着也包括实质上同等的范围、例如几个百分点程度的差异的表达。
另外，在本说明书和附图中，x轴、y轴和z轴表示三维正交坐标系的三轴。在电池的俯视形状为矩形的情况下，x轴和y轴分别与和该矩形的第一边、以及与该第一边正交的第二边平行的方向一致。z轴与层叠体以及电池的各层的层叠方向一致。
另外，在本说明书中，“层叠方向”与集电体以及活性物质层的主面法线方向一致。另外，在本说明书中，所谓“俯视”，只要没有特别说明，就是指从相对于电池或层叠体的主面垂直的方向观看时的情况。再者，在如“切断面的俯视”等那样记载为“某面的俯视”的情况下，是指从正面观看该“某面”时的情况。
另外，在本说明书中，“上方”和“下方”这些用语并不是指绝对的空间识别中的上方向(铅垂上方)和下方向(铅垂下方)，而是作为基于层叠构成中的层叠顺序由相对的位置关系规定的用语使用。另外，“上方”和“下方”这些用语不仅适用于2个构成要素互相空出间隔地配置且在2个构成要素之间存在别的构成要素的情况，也适用于2个构成要素互相密合地配置从而2个构成要素接触的情况。在以下的说明中，将z轴的负侧作为“下方”或“下侧”，将z轴的正侧作为“上方”或“上侧”。
(实施方式1)
[构成]
首先，关于实施方式1涉及的电池的构成，使用图1A和图1B来说明。
图1A是示出本实施方式涉及的电池1的截面构成的截面图。图1B是本实施方式涉及的电池1的俯视图。再者，图1A表示图1B的Ia-Ia线处的截面。
首先，关于电池1的概要进行说明。
如图1A和图1B所示，本实施方式涉及的电池1具备电池单元10、正极集电体14和负极集电体15，电池单元10具有正极层11、负极层12和位于正极层11与负极层12之间的固体电解质层13。电池1例如是全固体电池。
电池1的俯视形状例如为矩形。电池1的形状例如是扁平的长方体状。在此，所谓扁平意味着厚度(即z轴方向的长度)比主面的各边(即，x轴方向以及y轴方向的各自的长度)或最大宽度短。电池1的俯视形状也可以是正方形、平行四边形或菱形等的其他四边形，也可以是六边形或八边形等的其他多边形。另外，电池1的形状例如为长方体状，但也可以是立方体状、四角锥台状或多边形柱状等的其他形状。再者，在本说明书中，在图1A等的截面图中，为了容易理解电池1的层结构，夸张地图示了各层的厚度。
在电池1中，在俯视下，正极集电体14、正极层11、固体电解质层13、负极层12和负极集电体15的各自的形状以及大小相同，各自的轮廓一致。
电池1具有夹着电池单元10而对向的平行的主面16和17、和将主面16和主面17连接的4个侧面。主面16是电池1的最上面。主面17是电池1的最下面。
4个侧面各自例如从主面17的各边垂直地朝向主面16延伸。电池1的4个侧面例如是互相平行的2对侧面。2对侧面之中的1对侧面是在后述的第2切断工序中形成的第2切断面120和120a。电池1只要侧面之中的至少1个是第2切断面即可。另外，从提高容量密度和可靠性的观点出发，电池1也可以全部的侧面是第2切断面。
电池单元10位于正极集电体14与负极集电体15之间。再者，电池1具备1个电池单元10，但电池单元10的数量不限于1个，也可以为2个以上。例如，本实施方式涉及的电池也可以是多个电池单元10以使正极集电体14和负极集电体15中的至少一者介于其间的方式层叠的层叠型的电池。
电池1通过将后述的层叠体1a的端部切断来制造。电池1的层叠构成与层叠体1a的层叠构成相同。关于电池1的各层的详细情况，作为层叠体1a的说明在后面进行叙述。
在本实施方式涉及的电池1中，进而可以将作为向外部的取出电极的引板或引线连接于正极集电体14和负极集电体15中的至少一者。另外，为了保持电池1的气密性且保护电池1，电池1可以采用外装体来层合，电池1也可以进行树脂密封。另外，为了保护切断面，第2切断面120和120a的至少一部分可以由绝缘材被覆。作为绝缘材，使用至少具有电绝缘性的材料，可以使用具有耐冲击性、耐热性、柔软性和气体阻隔性的材料。作为绝缘材，能够使用例如环氧树脂、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、芳族聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂等的聚合物或无机系接合材料。
[电池的制造方法]
接着，关于本实施方式涉及的电池1的制造方法，使用图2A、图2B、图3和图4来说明。
本实施方式涉及的电池1的制造方法例如包含层叠体形成工序、第1切断工序和第2切断工序。
首先，关于层叠体形成工序进行说明。
图2A是示出本实施方式涉及的层叠体1a的截面构成的截面图。图2B是本实施方式涉及的层叠体1a的俯视图。再者，图2A表示图2B的IIa-IIa线处的截面。另外，在图2B中，电池单元10的俯视形状用虚线示出。
在层叠体形成工序中，形成层叠体1a。如图2A和图2B所示，本实施方式涉及的层叠体1a具备电池单元10、正极集电体14和负极集电体15，所述电池单元10具有正极层11、负极层12和位于正极层11与负极层12之间的固体电解质层13。
层叠体1a具有夹着电池单元10而对向的平行的主面16a和17a。主面16a是层叠体1a的最上面。主面17a是层叠体1a的最下面。
正极层11位于正极集电体14与固体电解质层13之间。正极层11与正极集电体14的、负极层12侧的主面接触地配置。再者，也可以在正极层11与正极集电体14之间设置有导电性的接合层等的其他的层。
正极层11包含例如正极活性物质等的正极材料。作为正极活性物质的材料，能够使用能够将锂离子或镁离子等的金属离子脱嵌以及嵌入的各种材料。作为正极活性物质，在为能够将锂离子脱嵌以及嵌入的材料的情况下，能够使用例如钴酸锂复合氧化物(LCO)、镍酸锂复合氧化物(LNO)、锰酸锂复合氧化物(LMO)、锂-锰-镍复合氧化物(LMNO)、锂-锰-钴复合氧化物(LMCO)、锂-镍-钴复合氧化物(LNCO)、锂-镍-锰-钴复合氧化物(LNMCO)、锂-镍-钴-铝复合氧化物(LNCAO)等的正极活性物质。
另外，作为正极层11的含有材料，也可以包含例如无机系固体电解质等的固体电解质。作为无机系固体电解质，能够使用硫化物固体电解质或氧化物固体电解质等。作为硫化物固体电解质，能够使用例如硫化锂(Li2S)与五硫化二磷(P2S5)的混合物。另外，作为硫化物固体电解质，也可以使用Li2S-SiS2、Li2S-B2S3或Li2S-GeS2等的硫化物，也可以使用向上述硫化物中作为添加剂添加Li3N、LiCl、LiBr、Li3PO4和Li4SiO4之中的至少1种而得到的硫化物。
作为氧化物固体电解质，可使用例如Li7La3Zr2O12(LLZ)、Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP)或(La,Li)TiO3(LLTO)等。
正极活性物质的表面也可以被固体电解质被覆。
另外，作为正极层11的含有材料，也可以包含例如乙炔黑、科琴黑(注册商标)和碳纳米纤维等的导电材料和例如聚偏氟乙烯等的粘结用粘合剂等之中的至少一者。
例如，通过在正极集电体14的主面上涂敷将正极层11的含有材料与溶剂一起混炼而成的糊状的涂料并使其干燥来制作正极层11。为了提高正极层11的密度，也可以在干燥后将在也被称为正极板的正极集电体14上涂敷的正极层11进行压制。正极层11的厚度例如为5μm以上且300μm以下，但不限于此。
负极层12位于负极集电体15与固体电解质层13之间。负极层12与负极集电体15的、正极层11侧的主面接触地配置。另外，负极层12与正极层11对向地配置。再者，也可以在负极层12与负极集电体15之间设置有导电性的接合层等的其他的层。
负极层12例如作为电极材料包含负极活性物质。作为负极活性物质的材料，能够使用能够将锂离子或镁离子等的离子脱嵌以及嵌入的各种材料。作为负极层12中所含有的负极活性物质，在为能够将锂离子脱嵌以及嵌入的材料的情况下，能够使用例如石墨、金属锂、硅等的单质和其混合物、或锂-钛氧化物(LTO)等的负极活性物质。
另外，作为负极层12的含有材料，也可以使用例如无机系固体电解质等的固体电解质。作为无机系固体电解质，能够使用例如作为正极层11的含有材料而例示的无机系固体电解质。
另外，作为负极层12的含有材料，也可以包含例如乙炔黑、科琴黑和碳纳米纤维等的导电材料和例如聚偏氟乙烯等的粘结用粘合剂等之中的至少一者。
例如，通过在负极集电体15的主面上涂敷将负极层12的含有材料与溶剂一起混炼而成的糊状的涂料并使其干燥来制作负极层12。为了提高负极层12的密度，也可以在干燥后将在也被称为负极板的负极集电体15上涂敷的负极层12进行压制。负极层12的厚度例如为5μm以上且300μm以下，但不限于此。
正极层11与正极集电体14的主面接触。再者，正极集电体14也可以包含集电体层，所述集电体层是设置于与正极层11接触的部分的、包含导电性材料的层。负极层12与负极集电体15的主面接触。再者，负极集电体15也可以包含集电体层，所述集电体层是设置于与负极层12接触的部分的、包含导电性材料的层。
正极集电体14和负极集电体15分别是具有导电性的箔状、板状或网眼状的构件。正极集电体14和负极集电体15分别可以是例如具有导电性的薄膜。作为构成正极集电体14和负极集电体15的材料，能够使用例如不锈钢(SUS)、铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)等的金属。正极集电体14和负极集电体15也可以使用不同的材料形成。
正极集电体14和负极集电体15的各自的厚度例如为5μm以上且100μm以下，但不限于此。
固体电解质层13配置于正极层11与负极层12之间。固体电解质层13与正极层11和负极层12分别接触。固体电解质层13是包含电解质材料的层。作为电解质材料，能够使用一般公知的电池用的电解质。固体电解质层13的厚度可以为5μm以上且300μm以下，或者也可以为5μm以上且100μm以下。
固体电解质层13包含固体电解质。作为固体电解质，能够使用例如无机系固体电解质等的固体电解质。作为无机系固体电解质，能够使用作为正极层11的含有材料而例示的无机系固体电解质。
再者，固体电解质层13也可以除了含有电解质材料以外还含有例如聚偏氟乙烯等的粘结用粘合剂等。
例如，通过在正极层11和/或负极层12的主面上涂敷将固体电解质层13的含有材料与溶剂一起混炼而成的糊状的涂料并使其干燥来制作固体电解质层13。或者，也可以通过在脱模性膜上涂敷上述糊状的涂料并使其干燥来制作固体电解质层13。
例如，通过将正极集电体14、正极层11、固体电解质层13、负极层12和负极集电体15按此顺序重叠并加压来压接从而制造层叠体1a。作为加压的方法，能够使用例如平板压制、辊压或静液压压制。另外，从使各层的密合性和密度提高的观点出发，也可以在加压时加热。加热温度只要在各层的材料不会发生由热所致的化学变化的范围内设定即可，例如为60℃以上且200℃以下。
另外，在本实施方式中，正极层11、负极层12和固体电解质层13被维持为平行平板状。由此，能够抑制由弯曲所致的破裂或崩落的产生。再者，也可以使正极层11、负极层12和固体电解质层13合在一起平滑地弯曲。
另外，在电池单元10中，正极层11、负极层12和固体电解质层13，各自的侧面被设置于同一面，但不限定于此。例如，在俯视下，正极层11、负极层12和固体电解质层13各自的侧面的位置也可以不同。另外，例如，在电池单元10中，也可以正极层11和负极层12之中的至少一者的侧面被固体电解质层13覆盖从而固体电解质层13与正极集电体14和负极集电体15之中的至少一者接触。
另外，在层叠体1a中，例如，在正极集电体14的电池单元10侧的主面存在未设置正极层11的部分。另外，在层叠体1a中，例如，在负极集电体15的电池单元10侧的主面存在未设置负极层12的部分。这样，在层叠体1a中，在集电体上存在不存在正极层11和负极层12、未作为电池发挥功能的区域，但通过如后述那样切除层叠体1a的端部，能够提高电池1的容量密度。再者，固体电解质层13也可以与正极集电体14的未设置正极层11的部分和负极集电体15的未设置负极层12的部分之中的至少一者接触。
接着，关于第1切断工序和第2切断工序进行说明。
图3是用于说明本实施方式涉及的电池1的制造方法的截面图。
在第1切断工序中，如图3的(a)所示，将在层叠体形成工序中形成的层叠体1a在图中虚线所示的第1切断位置111和111a切断，形成第1切断面110和110a。由此，形成图3的(b)所示的层叠体1b。第1切断面110和110a是将层叠体1b的主面16b和主面17b连接的侧面。
在第1切断工序中，例如，在从电池单元10的正极层11、负极层12和固体电解质层13通过的第1切断位置111将层叠体1a切断。具体而言，在第1切断工序中，如图3的(a)和(b)所示，将层叠体1a的全部的构成要素即正极层11、负极层12、固体电解质层13、正极集电体14和负极集电体15一并(总括)地切断而形成平面状的第1切断面110。第1切断位置111是从层叠体1a的2个主面16a和17a通过的位置。第1切断面110延伸的方向不特别限定。第1切断面110例如相对于主面16a和17a正交。
另外，第1切断位置111不特别限定。第1切断位置111可以是将层叠体1a的端部切除的位置，也可以是将层叠体1a分割为多个层叠体的位置。
作为第1切断工序中的切断的方法，能够采用例如利用刀具进行的剪切、利用立铣刀进行的切削、磨削、激光切断或射流喷射切断等，但不限定于这些方法。从提高生产率和有效体积的观点出发，第1切断工序中的切断的方法可以是使用刀具等来切断的剪切加工。
另外，在第1切断工序中，例如，在以层叠体1a的位置为基准的情况下，在第1切断位置111，切断沿着第1方向C10进展，所述第1方向C10为恒定的方向。切断进展的方向，例如在使用了刀具的剪切加工的情况下，是在对于要形成的第1切断面110俯视的情况下刀具相对于层叠体1a相对地移动的方向。第1方向C10例如是在俯视第1切断面110的情况下与主面16a和17a正交的方向、换言之与层叠体1a的层叠方向平行的方向。由此，能够沿着以最短距离将主面16a和主面17a连接的方向切断层叠体1a，因此电池1的生产率提高。再者，第1方向C10不特别限制，也可以是和与主面16a和17a正交的方向交叉的方向。
接着，在第2切断工序中，如图3的(b)所示，将在第1切断工序中形成的层叠体1b在比第1切断面110和110a靠内侧、且从第1切断面110和110a分别离开了距离W和Wa的、图中虚线所示的第2切断位置121和121a切断而形成第2切断面120和120a。由此，形成图3的(c)所示的电池1。
在第2切断工序中，如图3的(b)和(c)所示，将层叠体1b在比第1切断面110靠内侧且与其的距离为W的第2切断位置121切断，形成平面状的第2切断面120。距离W是第1切断面110与要形成的第2切断面120之间的距离。由于在第2切断位置121形成第2切断面120，所以距离W也可以说是第1切断面110与第2切断位置121之间的距离。第2切断位置121是不从第1切断面110通过的位置。第1切断面110和第2切断面120(换言之，第2切断位置121)可以平行。由此，第1切断面110与第2切断位置121的距离恒定，因此第2切断面的品质稳定，并且能够减少在第2切断工序中切除的体积。
另外，在第2切断工序中，例如，与第1切断工序同样地将层叠体1b的全部的构成要素即正极层11、负极层12、固体电解质层13、正极集电体14和负极集电体15一并地切断而形成第2切断面120。第2切断位置121是从层叠体1b的2个主面16b和17b通过的位置。
第2切断位置121在第1切断面110的附近。在第2切断工序中，第1切断面110的表面粗糙度Rz1与距离W的关系满足Rz1<W<5Rz1。例如，在第2切断工序中，在比第1切断面110的上端边靠内侧且与其的距离为成为上述的关系的距离W的位置设定第2切断位置121，来将层叠体1b切断。在距离W为第1切断面110的表面粗糙度Rz1以下的情况下，有可能不能够充分地除去存在于第1切断面110的表面的毛刺等。另外，在距离W为第1切断面110的表面粗糙度Rz1的5倍以上的情况下，第2切断面120的表面粗糙度Rz2难变小，难得到本公开的效果。第1切断面110的表面粗糙度Rz1与距离W的关系例如不论在那个位置都满足Rz1<W<5Rz1。再者，在本说明书中，表面粗糙度Rz1等的表面粗糙度是采用依据了JIS B0601 2013的测定法测定的最大高度粗糙度。
另外，从使第2切断面的平坦性提高的观点出发，第1切断面110的表面粗糙度Rz1与距离W的关系也可以满足Rz1<W<4Rz1。
另外，第1切断面110与第2切断位置121的距离W可以为层叠体1b的厚度的3倍以下，可以为其2倍以下。由此，能够更有效地减小第2切断面120的表面粗糙度Rz2。
另外，第2切断面120例如相对于层叠体1b的主面16b和17b正交。由此，在第2切断面120露出的电池1的各层的端面的位置在从层叠方向观看的情况下整齐，因此能够提高电池的有效体积。例如，在第2切断面120中，电池1的正极层11、负极层12、固体电解质层13、正极集电体14和负极集电体15各自的侧面露出且处于同一面上。另外，例如，在从电池1的层叠方向观看的情况下，在第2切断面120中，正极层11、负极层12、固体电解质层13、正极集电体14和负极集电体15各自的侧面的位置一致。
作为第2切断工序中的切断的方法，能够采用例如利用刀具进行的剪切、利用立铣刀进行的切削、磨削、激光切断或射流喷射切断等，但不限定于这些方法。从提高生产率和有效体积的观点出发，第2切断工序中的切断的方法可以是使用刀具等来切断的剪切加工。另外，在剪切加工中，在切断时层叠体1b的温度难上升，在切断时电池单元10难劣化。另外，从能够提高第2切断面120的平坦性的观点出发，剪切加工可以是使用了将高频率的振动向刃锋传递来进行切断的超声波切割机的切断。
另外，在第2切断工序中，例如，在以层叠体1b的位置为基准的情况下，在第2切断位置121切断沿着第2方向C20进展，所述第2方向C20是恒定的方向。切断进展的方向，与第1方向C10同样地，例如在使用了刀具的剪切加工的情况下，是在对于要形成的第2切断面120俯视的情况下刀具相对于层叠体1b相对地移动的方向。第2方向C20例如是在俯视第2切断面120的情况下与主面16b和17b正交的方向。因而，第2方向C20与第1方向C10平行，是相同的方向。由此，能够沿着以最短距离将主面16b和主面17b连接的方向将层叠体1b切断，因此电池1的生产率提高。再者，在比较第1方向C10与第2方向C20的关系的情况下，在第1切断位置111和第2切断位置121不平行的情况下，也假定为第1切断位置111和第2切断位置121平行来进行比较。
另外，第2方向C20不特别限制，第1方向C10和第2方向C20不限于平行的位置关系。图4是用于说明第2切断工序中的第2方向的另一例的俯视图。如图4所示，第1方向C10和第2方向C21不平行，是不同的方向。具体而言，第2方向C21是与第1方向C10垂直的方向，是与层叠体1b的层叠方向垂直的方向(例如，第1切断面110的长度方向)。通过是这样的第1方向C10和第2方向C21，在第1切断工序中将第1切断位置111配置于层叠体1a的任意的位置变得容易。另外，由于在第2切断工序中切断进展的方向与层叠体1b的层叠方向正交，所以即使因切断而产生毛刺等，毛刺等也以与层叠方向正交地延伸的方式形成。因而，层叠体1b的各层间的短路的产生被抑制，能够提高电池1的可靠性。再者，在第1方向C10和第2方向C21为不同的方向的情况下，不限于上述的例子。通过第1方向C10和第2方向C21不同，能够在第1切断工序和第2切断工序中调整为与切断面的品质和切断的容易性等相应的方向而将层叠体1a以及层叠体1b切断。
第2切断面120的表面粗糙度Rz2例如可以是大于0且为固体电解质层13的厚度以下。通过第2切断面120的表面粗糙度Rz2为固体电解质层13的厚度以下，即使在第2切断面120中在正极层11和负极层12的一方形成有凸部，在产生了变形等的情况下该凸部也不会到达另一方，因此能够有效地抑制短路的产生。另外，第2切断面120的表面粗糙度Rz2也可以比固体电解质层13的厚度小。
另外，第2切断面120的表面粗糙度Rz2可以为30μm以下，可以为20μm以下。另外，第2切断面120也可以是平坦的。由此，能够提高电池1的可靠性。再者，在本说明书中，所谓平坦意味着实质上是平坦的，例如意味着表面粗糙度Rz2为10μm以下。
另外，第1切断工序和第2切断工序也可以作为一连串的工序连续地实施。由此，能够提高生产率。在此，作为一连串的工序连续地实施意味着：在第1切断工序与第2切断工序之间不实施对层叠体1a进行加工或测定等的其他的工序而实施第1切断工序和第2切断工序。例如，也可以：在第1切断工序中，将层叠体1a为了切断而固定，在切断层叠体1a后也保持固定的状态而实施第2切断工序。另外，第1切断工序和第2切断工序也可以采用连续的制造线中的切断装置实施。另外，也可以在第1切断工序结束后的1分钟以内实施第2切断工序。
经过以上那样的工序，制造出如图3的(c)所示那样的具有第2切断面120和120a的电池1。
再者，在上述说明中，主要关于第1切断面110和第2切断面120的形成进行了说明，但关于第1切断面110a和第2切断面120a也是同样的，因此省略详细的说明。另外，在本实施方式中，第1切断面和第2切断面的数量分别为2个面，但并不限定于此，只要分别为至少1个面以上即可。也就是说，在本实施方式涉及的电池1中的侧面中，至少1个侧面是第2切断面即可。从使容量密度和可靠性进一步提高的观点出发，也可以电池1的全部的侧面为第2切断面。
根据本实施方式涉及的电池1的制造方法，实施形成第1切断面110的第1切断工序、和在接近于第1切断面110的第2切断位置121形成第2切断面120的第2切断工序。由此，能够除去无助于电池1的发电的部分等，因此能够使在电池1中占据的有助于发电的体积即有效体积的比率提高。而且，在第2切断工序中，通过第1切断面110的表面粗糙度Rz1与距离W的关系满足Rz1<W<5Rz1，能够将在第1切断工序中形成的容易形成毛刺和塌边的第1切断面110附近切除，制造出具有毛刺和塌边少且比第1切断面110平坦的第2切断面120的电池1。由此，能够同时实现电池1的高容量密度和高可靠性。
(实施方式2)
接着，关于实施方式2涉及的电池的制造方法进行说明。在实施方式2中，相对于实施方式1，层叠体具有的电池单元的数量不同。以下，关于不同点进行说明，省略或简化共同点的说明。
图5是示出本实施方式涉及的层叠体2a的截面构成的截面图。在本实施方式中，在层叠体形成工序中形成层叠体2a，在第1切断工序中将层叠体2a切断。如图5所示，层叠体2a具有多个电池单元10、正极集电体14和负极集电体15。多个电池单元10，以相邻的电池单元10经由集电体来电连接的方式层叠。在层叠体2a中，在负极集电体15的上下的主面配置有负极层12。也就是说，多个电池单元10，通过相邻的电池单元10的同极彼此经由集电体来电连接，以并联电连接的方式层叠。因而，就相邻的电池单元10而言，层叠顺序逆转。各电池单元10未隔着其他的电池单元10而被正极集电体14和负极集电体15夹着。
通过在负极集电体15的两个主面上涂敷将负极层12的含有材料与溶剂一起混炼而成的糊状的涂料并使其干燥来制作负极层12。为了提高负极层12的密度，也可以在干燥后将涂敷在也被称为负极板的负极集电体15上的负极层12进行压制。
固体电解质层13和正极层11采用与实施方式1同样的方法制造。另外，层叠体2a采用与实施方式1同样的方法压接。
再者，层叠体2a也可以是调换了负极层12和正极层11的位置的结构。另外，在层叠体2a中，多个电池单元10的数量为2个，但也可以为3个以上。例如，通过以在正极集电体14的两面都配置正极层11的方式来层叠电池单元10，能够增加多个电池单元10的数量。另外，在层叠体2a中，多个电池单元10，也可以通过相邻的电池单元10的异极彼此经由集电体来电连接，从而以串联电连接的方式层叠。在该情况下，在至少1个正极集电体14或负极集电体15的一个主面配置正极层11，在另一个主面配置负极层12。
另外，在将多个电池单元10层叠的情况下，也可以隔着导电层来使它们层叠。图6是示出本实施方式涉及的层叠体3a的截面构成的截面图。在本实施方式中，可以在第1切断工序中将层叠体3a切断。
如图6所示，层叠体3a具备分别具有电池单元10的多个层叠体1a、和导电层31。多个层叠体1a以相邻的层叠体1a经由导电层31来电连接的方式层叠。也就是说，导电层31位于多个层叠体1a之中的相邻的层叠体1a之间。在层叠体3a中，在导电层31的一个主面配置有正极集电体14，在另一个主面配置有负极集电体15。也就是说，在层叠体3a中，多个电池单元10通过相邻的电池单元10的异极彼此经由正极集电体14、负极集电体15和导电层31来电连接，从而以串联电连接的方式层叠。因而，多个层叠体1a的层叠顺序分别相同。
作为导电层31的材料，不特别限定，可使用例如具有电导性和接合性的导电性接合剂。作为导电性接合剂，能够使用例如金属粒子与树脂的混合体、导电性高分子或低熔点金属。另外，层叠体3a也可以不具备导电层31，也可以在相邻的层叠体1a之间正极集电体14和负极集电体15直接接合。
层叠体3a，例如，通过在用上述的方法形成的层叠体1a的正极集电体14上或负极集电体15上作为导电层31的材料而涂敷导电性接合剂，使2个层叠体1a经由导电性接合剂来接合从而制作出。
再者，在层叠体3a中，多个层叠体1a的数量为2个，但也可以为3个以上。通过增加进行接合的层叠体1a和导电层31的数量，能够调整层叠体3a中的多个层叠体1a的数量。另外，在层叠体3a中，多个电池单元10也可以通过相邻的电池单元10的同极彼此经由正极集电体14或负极集电体15、和导电层31来电连接，从而以并联电连接的方式层叠。
通过使用这样制作的层叠体2a或层叠体3a来实施第1切断工序和第2切断工序，能够制造具有多个电池单元10层叠的结构的层叠型的电池。
图7是用于说明本实施方式涉及的电池的制造方法的截面图。如图7所示，在第1切断工序中，在图中虚线所示的第1切断位置211和211a将层叠体2a切断而形成第1切断面。接着，在第2切断工序中，在比第1切断面靠内侧的、图中虚线所示的第2切断位置221和221a，将被切断了的层叠体2a进一步切断而形成第2切断面。此时，在第1切断工序和第2切断工序中，将层叠体2a具备的多个电池单元10的全部一并地切断，第1切断工序和第2切断工序的详细情况与在实施方式1中说明的一样。通过经过与上述同样的第1切断工序和第2切断工序而制造电池，能够同时实现所制造的层叠型的电池的高容量密度和高可靠性。在使用了层叠体3a的情况下也同样地能够同时实现所制造的层叠型的电池的高容量密度和高可靠性。
(实施例)
以下，基于实施例来具体地说明本公开的详细情况。再者，本公开丝毫不被以下的实施例限定。
[评价用层叠体的制作]
将作为正极活性物质的钴酸锂粉末、作为固体电解质的硫化锂-五硫化二磷混合体以及二甲苯溶剂混合而浆料化，将该浆料涂敷于作为正极集电体的厚度12μm的铝箔后使其干燥，来制作了具有正极层的正极板。
另外，将作为负极活性物质的石墨粉末、与上述相同的固体电解质以及二甲苯溶剂混合而浆料化，将该浆料涂敷于作为负极集电体的厚度15μm的不锈钢箔后使其干燥，来制作了具有负极层的负极板。
接着，将与上述相同的固体电解质以及二甲苯溶剂混合而浆料化，将该浆料涂敷于负极层之上后使其干燥，来制作了固体电解质层。然后，将正极板和负极板以夹着负极层上的固体电解质层的方式层叠，并以在120℃下加热的条件进行加压从而制作了层叠体。此时的层叠体的厚度为150μm。另外，固体电解质层的厚度为30μm。
将制作的层叠体利用剪切机切断而形成了第1切断面。使用激光显微镜(キーエンス公司制)测定了第1切断面的表面粗糙度Rz1。形成的第1切断面的表面粗糙度Rz1为84μm。
进而，将形成了第1切断面的层叠体在与第1切断面正交的方向上切断，来分割成15个，得到了分别具有被分割了的第1切断面的15个约15mm见方的评价用层叠体。
[实施例1]
接着，通过在比第1切断面靠内侧且与其相距100μm的第2切断位置，使用超声波切割机切断评价用层叠体，来形成第2切断面，得到形成有第2切断面的电池。也就是说，以第1切断面与要形成的第2切断面之间的距离W为100μm的条件实施了上述的第2切断工序。使用各自分开的评价用层叠体来进行3次同样的操作，制作了3个电池。
使用激光显微镜(キーエンス公司制)测定了制作的电池的第2切断面的表面粗糙度Rz2。另外，通过利用万用表测定制作的电池的正极层与负极层之间的电位差，来评价电池是否短路了。将第2切断面的表面粗糙度Rz2的测定结果和短路的评价结果示于表1。表1中的第2切断面的表面粗糙度Rz2是3个电池的平均值。另外，表1中的短路数是3个电池之中的被确认到短路的电池的数量。另外，在表1中，也示出了第1切断面的表面粗糙度Rz1、距离W、W/Rz1、将评价用层叠体的厚度设为T的情况下的W/T。
如表1所示，在实施例1中的电池中，第2切断面的表面粗糙度Rz2为9μm，短路数为0个。
[实施例2]
除了将距离W改变为200μm以外，用与实施例1同样的方法制作了电池。另外，用与实施例1同样的方法进行了制作的电池的第2切断面的表面粗糙度Rz2的测定和短路的评价。将第2切断面的表面粗糙度Rz2的测定结果和短路的评价结果示于表1。如表1所示，在实施例2中的电池中，第2切断面的表面粗糙度Rz2为6μm，短路数为0个。
[实施例3]
除了将距离W改变为300μm以外，用与实施例1同样的方法制作了电池。另外，用与实施例1同样的方法进行了制作的电池的第2切断面的表面粗糙度Rz2的测定和短路的评价。将第2切断面的表面粗糙度Rz2的测定结果和短路的评价结果示于表1。如表1所示，在实施例3中的电池中，第2切断面的表面粗糙度Rz2为10μm，短路数为0个。
[实施例4]
除了将距离W改变为400μm以外，用与实施例1同样的方法制作了电池。另外，用与实施例1同样的方法进行了制作的电池的第2切断面的表面粗糙度Rz2的测定和短路的评价。将第2切断面的表面粗糙度Rz2的测定结果和短路的评价结果示于表1。如表1所示，在实施例4中的电池中，第2切断面的表面粗糙度Rz2为18μm，短路数为0个。
[比较例1]
除了将距离W改变为500μm以外，用与实施例1同样的方法制作了电池。另外，用与实施例1同样的方法进行了制作的电池的第2切断面的表面粗糙度Rz2的测定和短路的评价。将第2切断面的表面粗糙度Rz2的测定结果和短路的评价结果示于表1。如表1所示，在比较例1中的电池中，第2切断面的表面粗糙度Rz2为55μm，短路数为2个。
表1
[总结]
如以上所述可知：以满足W/Rz1大于1且小于5、即Rz1<W<5Rz1的条件形成了第2切断面的实施例1～实施例4中的电池，第2切断面的表面粗糙度Rz2小，为固体电解质层的厚度以下，也没有产生短路，因此能够实现高的可靠性。另外，在该情况下，距离W为评价用层叠体的厚度T的3倍以下。
另外，可知：以满足W/Rz1大于1且小于4、即Rz1<W<4Rz1的条件形成了第2切断面的实施例1～实施例3中的电池，第2切断面的表面粗糙度Rz2为10μm以下，形成有实质上平坦的第2切断面，因此能够实现特别高的可靠性。另外，在该情况下，距离W为评价用层叠体的厚度T的2倍以下。
与此相对，以W/Rz1为5以上的、不满足Rz1<W<5Rz1的条件形成了第2切断面的比较例1中的电池，第2切断面的表面粗糙度Rz2比实施例1～实施例4中的电池大，产生了短路。因此，可知：当为比较例1中的电池的制作条件时，与实施例1～实施例4相比，电池的可靠性降低。这样能够确认到：若只是将评价用层叠体切断2次的话，有时不能够提高电池的可靠性，通过以满足Rz1<W<5Rz1的条件进行第2次的切断，能够提高电池的可靠性。
(其他的实施方式)
以上，关于本公开涉及的电池和电池的制造方法，基于实施方式和实施例进行了说明，但本公开并不被这些实施方式和实施例限定。只要不脱离本公开的主旨，则对实施方式施以本领域技术人员能想到的各种变形而得到的方式、将实施方式中的一部分的构成要素组合而构建的别的方式也包含于本公开的范围中。
另外，上述的实施方式能够在本公开的范围或其等同的范围内进行各种的变更、置换、附加、省略等。
产业上的可利用性
本公开涉及的电池，例如能够作为电子设备、电气器具装置和电动车辆等的电池利用。
附图标记说明
1 电池
1a、1b、2a、3a 层叠体
10 电池单元
11 正极层
12 负极层
13 固体电解质层
14 正极集电体
15 负极集电体
16、16a、16b、17、17a、17b 主面
110、110a 第1切断面
111、111a、211、211a 第1切断位置
120、120a 第2切断面
121、121a、221、221a 第2切断位置
31 导电层
C10 第1方向
C20、C21 第2方向
W、Wa 距离

Claims (11)

1.一种电池的制造方法，包含：
第1切断工序，将层叠体在第1切断位置切断而形成第1切断面，所述层叠体具备具有正极层、负极层和位于所述正极层与所述负极层之间的固体电解质层的至少1个电池单元；和
第2切断工序，将在所述第1切断工序中被切断了的所述层叠体在比所述第1切断面靠内侧的第2切断位置切断而形成第2切断面，
在所述第2切断工序中，在将所述第1切断面与要形成的所述第2切断面之间的距离设为W、将所述第1切断面的表面粗糙度设为Rz1的情况下，满足Rz1<W<5Rz1。
2.根据权利要求1所述的电池的制造方法，
所述W为所述层叠体的厚度的3倍以下。
3.根据权利要求1或2所述的电池的制造方法，
所述第1切断工序和所述第2切断工序作为一连串的工序连续地实施。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的电池的制造方法，
在以所述层叠体的位置为基准的情况下，在所述第1切断位置所述层叠体的切断进展的第1方向和在所述第2切断位置所述层叠体的切断进展的第2方向不同。
5.根据权利要求4所述的电池的制造方法，
所述第2方向是与所述第1方向垂直的方向。
6.根据权利要求4或5所述的电池的制造方法，
所述第2方向是与所述层叠体的层叠方向垂直的方向。
7.根据权利要求1～6的任一项所述的电池的制造方法，
所述至少1个电池单元是多个电池单元，
所述多个电池单元层叠着。
8.根据权利要求1～7的任一项所述的电池的制造方法，
在所述第1切断工序和所述第2切断工序各自中，通过剪切加工来将所述层叠体切断。
9.根据权利要求1～8的任一项所述的电池的制造方法，
在所述第2切断工序中，利用超声波切割机将所述层叠体切断。
10.根据权利要求1～9的任一项所述的电池的制造方法，
所述第2切断面的表面粗糙度为所述固体电解质层的厚度以下。
11.根据权利要求1～10的任一项所述的电池的制造方法，
所述第2切断面是平坦的。
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