DE102021101120A1

DE102021101120A1 - Festkörperbatterie

Info

Publication number: DE102021101120A1
Application number: DE102021101120.5A
Authority: DE
Inventors: Satomi Yamamoto; Keisuke Omori; Hajime Hasegawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-01-31
Filing date: 2021-01-20
Publication date: 2021-08-05
Also published as: US20230275266A1; KR20210098336A; US20210242492A1; JP7322731B2; JP2021125296A; KR102603776B1; US11764396B2; US20240222701A1; CN113206300A; CN113206300B

Abstract

Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Festkörperbatterie bereitzustellen, bei der Lageabweichungen einer Mehrzahl von entlang einer Dickenrichtung angeordneten Zelleneinheiten verhindert werden können. Die vorliegende Offenbarung erfüllt die Aufgabe, indem sie eine Festkörperbatterie bereitstellt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten Zelleneinheiten umfasst, wobei die Festkörperbatterie eine Zelleneinheit A und eine Zelleneinheit B umfasst, ein zweiter Stromkollektor AY in der Zelleneinheit A und ein zweiter Stromkollektor BX in der Zelleneinheit B so angeordnet sind, dass sie sich über einen ersten Isolierabschnitt gegenüberliegen, und ein Streifen AX, ein Streifen AY und ein Streifen B durch ein Befestigungselement fixiert sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Festkörperbatterie.
Stand der Technik
Eine Festkörperbatterie ist eine Batterie, die eine Festelektrolytschicht zwischen einer Negativelektroden- bzw. Kathodenaktivmaterialschicht und einer Positivelektroden- bzw. Anodenaktivmaterialschicht aufweist, und einer ihrer Vorteile ist, dass eine einfachere Sicherheitsvorrichtung als bei einer Flüssigbatterie mit einem Flüssigelektrolyten, die ein brennbares organisches Lösungsmittel enthält, vorgesehen werden kann.
Eine Batterie (Bipolarbatterie) mit einer bipolaren Elektrode ist bekannt, bei der auf der einen Fläche eines Stromkollektors eine Kathodenaktivmaterialschicht und auf der anderen Fläche des Stromkollektors eine Anodenaktivmaterialschicht angeordnet ist. Zum Beispiel offenbart die JP 2004 - 253 155 A eine bipolare Batterie, bei der ein Teil des Randabschnitts der Elektrode keiner Isolierbehandlung unterzogen wurde und ein Teil des Stromkollektors freiliegt.
Darüber hinaus ist bekannt, dass mehrere Stromkollektorstreifen durch Einklemmen mit Klemmen bzw. Clips fixiert sind. Zum Beispiel offenbart die JP 2017 - 054 704 A eine Batterie, die einen Clip zum Einklemmen einer Mehrzahl von Stromkollektorstreifen umfasst, die sich in einer bandförmigen flachgewickelten Elektrode befinden. Die JP 2012 - 069 268 A offenbart ein Ultraschallfügeverfahren für Batterien, wobei das Verfahren einen Schritt umfasst, bei dem mit einer Metallfolie überlagerte Stromkollektorstreifen mit einer Klemmplatte eingeklemmt werden. Ferner offenbart die JP 2019 - 194 946 A eine Stapelbatterie, bei der eine Mehrzahl von Elementarzellen parallelgeschaltet sind und die einen Clip zum Halten einer Mehrzahl von Streifen in der Stapelrichtung umfasst.
Überdies sind verschiedene Techniken für Stromkollektorstreifen bekannt. Zum Beispiel offenbart die JP 2018 - 018 600 A eine Stapelbatterie, die ein leitfähiges Element zwischen benachbarten Stromkollektorstreifen umfasst. Die JP 2015 - 501 064 A offenbart eine kabelförmige Sekundärbatterie, bei der ein Metallstreifen aus rostfreiem Stahl hergestellt ist, dessen Fläche mit Kohlenstoff, Nickel, Titan oder Silber bearbeitet ist. Ferner offenbart die JP 2017 - 045 594 A eine Festkörperbatterie, bei der eine Kalziumoxidschicht auf einer Fläche eines Streifenabschnitts vorhanden ist.
Kurze Erläuterung der Offenbarung
Technisches Problem
Wenn die bipolare Elektrode, bei der eine Kathodenaktivmaterialschicht auf einer Fläche eines Stromkollektors und eine Anodenaktivmaterialschicht auf der anderen Fläche des Stromkollektors angeordnet ist, verwendet wird, kann in Abhängigkeit von Bedingungen bei einem Pressschritt, bei dem bei der Herstellung jede Schicht verdichtet wird, ein Unterschied in Elastizität zwischen der Anodenaktivmaterialschicht und der Kathodenaktivmaterialschicht eine Verformung eines Stromkollektors bewirken, wodurch ein Riss in der Anodenaktivmaterialschicht oder der Kathodenaktivmaterialschicht entstehen kann. Besonders erheblich ist die Rissbildung bei einer Festkörperbatterie mit einem anorganischen Festelektrolyten, da dieser bei seiner Herstellung mit extrem hohem Druck gepresst werden muss.
Im Gegensatz dazu haben die Erfinder der vorliegenden Offenbarung herausgefunden, dass bei Verwendung der später beschriebenen Zelleneinheit eine Festkörperbatterie erhalten werden kann, bei der ein Riss in der Anodenaktivmaterialschicht oder der Kathodenaktivmaterialschicht nicht so einfach entsteht. Weiterhin haben die Erfinder herausgefunden, dass eine Festkörperbatterie, bei der eine Mehrzahl der Zelleneinheiten in Reihe geschaltet ist, dadurch erhalten werden kann, dass eine Mehrzahl der Zelleneinheiten vorbereitet wird und die Zelleneinheiten unter Zwischenanordnung eines Isolierabschnitts gestapelt werden, um bestimmte Streifen elektronische zu verbinden.
Wenn eine solche Festkörperbatterie hergestellt wird, können sich die einzelnen Zelleneinheiten in Flächenrichtung (orthogonal zur Dickenrichtung) verschieben, während sie gepresst werden (während eine Mehrzahl von Zelleneinheiten gepresst wird, nachdem diese entlang der Dickenrichtung angeordnet wurden), und es treten tendenziell Positions- bzw. Lageabweichungen der Zelleneinheiten auf. Die Lageabweichungen der Zelleneinheiten können einen Kurzschluss verursachen. Die vorliegende Offenbarung ist in Anbetracht der vorstehenden Umstände erfolgt, und eine Hauptaufgabe von ihr ist es, eine Festkörperbatterie bereitzustellen, in der Lageabweichungen einer Mehrzahl der entlang der Dickenrichtung angeordneten Zelleneinheiten verhindert werden können.
Lösung des Problems
Um die Aufgabe zu lösen, sieht die vorliegende Offenbarung eine Festkörperbatterie vor, die eine Mehrzahl von entlang einer Dickenrichtung angeordneten und in Reihe geschalteten Zelleneinheiten umfasst, wobei die Festkörperbatterie als Zelleneinheit eine Zelleneinheit A und eine Zelleneinheit B umfasst; die Zelleneinheit A Folgendes umfasst: einen ersten Stromkollektor A; eine erste Aktivmaterialschicht AX, eine Festelektrolytschicht AX, eine zweite Aktivmaterialschicht AX und einen zweiten Stromkollektor AX, die in dieser Reihenfolge von einer ersten Flächenseite des ersten Stromkollektors A angeordnet sind, und eine erste Aktivmaterialschicht AY, eine Festelektrolytschicht AY, eine zweite Aktivmaterialschicht AY und einen zweiten Stromkollektor AY, die in dieser Reihenfolge von einer gegenüber der ersten Flächenseite gegenüberliegenden zweiten Flächenseite des ersten Stromkollektors A angeordnet sind; die Zelleneinheit B Folgendes umfasst: einen ersten Stromkollektor B; eine erste Aktivmaterialschicht BX, eine Festelektrolytschicht BX, eine zweite Aktivmaterialschicht BX und einen zweiten Stromkollektor BX, die in dieser Reihenfolge von einer ersten Flächenseite des ersten Stromkollektors B angeordnet sind, und eine erste Aktivmaterialschicht BY, eine Festelektrolytschicht BY, eine zweite Aktivmaterialschicht BY und einen zweiten Stromkollektor BY, die in dieser Reihenfolge von einer gegenüber der ersten Flächenseite liegenden zweiten Flächenseite des ersten Stromkollektors B angeordnet sind; der zweite Stromkollektor AY in der Zelleneinheit A und der zweite Stromkollektor BX in der Zelleneinheit B so angeordnet sind, dass sie sich über einen ersten Isolierabschnitt gegenüberliegen; der zweite Stromkollektor AX einen Streifen AX an einer Position umfasst, die in der Draufsicht die zweite Aktivmaterialschicht AX nicht überlagert; der zweite Stromkollektor AY einen Streifen AY an einer Position umfasst, die in der Draufsicht die zweite Aktivmaterialschicht AY nicht überlagert; der erste Stromkollektor B einen Streifen B an einer Position umfasst, die in der Draufsicht die erste Aktivmaterialschicht BX und die erste Aktivmaterialschicht BY nicht überlagert; der Streifen AX, der Streifen AY und der Streifen B durch ein Befestigungselement fixiert sind; das Befestigungselement einen ersten Halteabschnitt, einen zweiten Halteabschnitt und einen Verbindungsabschnitt umfasst, der den ersten Halteabschnitt und den zweiten Halteabschnitt verbindet; und der Streifen AX, der Streifen AY und der Streifen B zwischen dem ersten Halteabschnitt und dem zweiten Halteabschnitt des Befestigungselements eingeklemmt und fixiert sind.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung werden der Streifen AX, der Streifen AY und der Streifen B in der Zelleneinheit A und der Zelleneinheit B durch das Befestigungselement fixiert, wodurch Lageabweichungen einer Mehrzahl der entlang der Dickenrichtung angeordneten Zelleneinheiten in der Festkörperbatterie verhindert werden können.
In der Offenbarung kann das Befestigungselement elastisch sein.
In der Offenbarung kann ein zweiter Isolierabschnitt auf einer auf Seite des Streifens AX liegenden Endfläche der ersten Aktivmaterialschicht AX und/oder auf einer auf Seite des Streifens AY liegenden Endfläche der ersten Aktivmaterialschicht AY angeordnet sein.
In der Offenbarung kann das Befestigungselement einen isolierenden stoßdämpfenden Abschnitt bzw. eine isolierende Polsterung auf einer Außenflächenseite des ersten Halteabschnitts und/oder einer Außenflächenseite des zweiten Halteabschnitts umfassen.
In der Offenbarung kann das Befestigungselement einen elastischen Polsterabschnitt auf einer Innenflächenseite des ersten Halteabschnitts und/oder einer Innenflächenseite des zweiten Halteabschnitts umfassen.
In der Offenbarung kann ein leitfähiger Klebstoffabschnitt an einer Position zwischen dem Streifen AX und dem Streifen AY und/oder einer Position zwischen dem Streifen AY und dem Streifen B angeordnet sein.
In der Offenbarung kann ein plattierter Abschnitt an einer Position zwischen dem Streifen AX und dem Streifen AY und/oder einer Position zwischen dem Streifen AY und dem Streifen B angeordnet sein.
Vorteilhafte Effekte der Offenbarung
Die Festkörperbatterie in der vorliegenden Offenbarung hat den Effekt, dass Lageabweichungen einer Mehrzahl der entlang der Dickenrichtung angeordneten Zelleneinheiten verhindert werden können.
Figurenliste

1 ist ein schematischer Schnitt, der die Zelleneinheit der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
2 ist ein schematischer Schnitt, der die Festkörperbatterie der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
3 ist eine von der Pfeilmarkierung P aus gesehene schematische Draufsicht auf die in 2 gezeigte Festkörperbatterie.
4 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die das Befestigungselement in der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
5A bis 5C sind schematische Schnitte zur Veranschaulichung des Befestigungselements in der vorliegenden Offenbarung.
6A bis 6C sind schematische Schnitte, die das Befestigungselement in der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen.
7A und 7B sind schematische Schnitte, die das Befestigungselement in der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen.
8 ist ein schematischer Schnitt, der die Festkörperbatterie der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
9 ist ein schematischer Schnitt, der die Festkörperbatterie der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
10 ist ein schematischer Schnitt, der die Festkörperbatterie der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
11 ist ein schematischer Schnitt, der die Festkörperbatterie der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
12A und 12B sind schematische Schnitte, die den Streifen und das Befestigungselement in der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen.

Erläuterung der Ausführungsformen
Nachfolgend wird die Festkörperbatterie in der vorliegenden Offenbarung im Detail erläutert. Sofern kein technischer Widerspruch besteht, kann die in der Beschreibung der vorliegenden Anwendung verwendete Formulierung, dass auf der „Flächenseite“ des einen Elements ein anderes Element angeordnet ist, umfassen, dass das andere Element direkt auf der Fläche des einen Elements angeordnet ist, dass das andere Element auf der Fläche des einen Elements angeordnet ist und ein weiteres Element dazwischen liegt, und dass das andere Element oberhalb der Fläche des einen Elements mit einem gewissen Raum dazwischen angeordnet ist. Darüber hinaus sind in den nachfolgend beschriebenen Zeichnungen zum einfacheren Verständnis die Größe und die Form der einzelnen Teile entsprechen überzeichnet dargestellt. Überdies sind je nach Bedarf in den Zeichnungen Schraffuren oder Bezugszeichen weggelassen.
1 ist ein schematischer Schnitt, der beispielhaft die Zelleneinheit der vorliegenden Offenbarung zeigt. Die in 1 dargestellte Zelleneinheit 10 umfasst einen ersten Stromkollektor 1 und eine erste Aktivmaterialschicht 2X, eine Festelektrolytschicht 3X, eine zweite Aktivmaterialschicht 4X und einen zweiten Stromkollektor 5X, die in dieser Reihenfolge von der ersten Flächenseite 1X des ersten Stromkollektors 1 angeordnet sind, und eine erste Aktivmaterialschicht 2Y, eine Festelektrolytschicht 3Y (Festelektrolytschicht Ay), eine zweite Aktivmaterialschicht 4Y und einen zweiten Stromkollektor 5Y, die in dieser Reihenfolge von der der ersten Flächenseite 1X des ersten Stromkollektors 1 gegenüberliegenden zweiten Flächenseite 1Y aus angeordnet sind. Der zweite Stromkollektor 5X umfasst einen Streifen 5TX an einer Position, die in der Draufsicht die zweite Aktivmaterialschicht 4X nicht überlagert. Der zweite Stromkollektor 5Y umfasst einen Streifen 5TY an einer Position, die in der Draufsicht die zweite Aktivmaterialschicht 4Y nicht überlagert. Der erste Stromkollektor 1 umfasst einen Streifen 1T an einer Position, die in der Draufsicht die erste Aktivmaterialschicht 2X und die erste Aktivmaterialschicht 2Y nicht überlagert.
2 ist ein schematischer Schnitt, der die Festkörperbatterie in der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Die in 2 dargestellte Festkörperbatterie 100 umfasst die Zelleinheiten A bis C. Der zweite Stromkollektor 5Y (zweite Stromkollektor AY) in der Zelleneinheit A und der zweite Stromkollektor 5X (zweite Stromkollektor BX) in der Zelleneinheit B sind so angeordnet, dass sie sich über den ersten Isolierabschnitt 20 gegenüberliegen. In ähnlicher Weise ist der erste Isolierabschnitt 20 zwischen der Zelleneinheit B und der Zelleneinheit C angeordnet.
In 2 sind die Positionen des Streifens 5TX (Streifens AX) in der Zelleneinheit A, des Streifens 5TY (Streifens AY) in der Zelleneinheit A und des Streifens 1T (Streifens B) in der Zelleneinheit B durch ein Befestigungselement 30 fixiert. In ähnlicher Weise sind die Positionen des Streifens 5TX (Streifens BX) in der Zelleneinheit B, des Streifens 5TY (Streifens BY) in der Zelleneinheit B und des Streifens 1T (Streifens C) in der Zelleneinheit C durch ein Befestigungselement 30 fixiert. Auf diese Weise sind die Zelleinheiten A bis C entlang einer Dickenrichtung angeordnet und in Reihe geschaltet.
In 2 ist der Streifen 1T (Streifen A) in der Zelleneinheit A mit dem ersten Stromsammelanschluss 40 und sind der Streifen 5TX (Streifen CX) und der Streifen 5TY (Streifen CY) in der Zelleneinheit C mit dem zweiten Stromsammelanschluss 50 verbunden. Ferner ist 3 eine von der Pfeilmarkierung P aus gesehene schematische Draufsicht auf die in 2 gezeigte Festkörperbatterie. Die in 3 dargestellte Festkörperbatterie 100 umfasst einen ersten Stromsammelanschluss 40, den ersten Stromkollektor 1 (ersten Stromkollektor A) mit dem Streifen 1T (Streifen A), die Festelektrolytschicht 3X (Festelektrolytschicht AX), den zweiten Stromkollektor 5X (zweiten Stromkollektor AX) mit dem Streifen 5TX (Streifen AX), das Befestigungselement 30 und den zweiten Stromsammelanschluss 50.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung werden der Streifen AX, der Streifen AY und der Streifen B in der Zelleneinheit A und der Zelleneinheit B durch das Befestigungselement fixiert, wodurch Lageabweichungen einer Mehrzahl der entlang der Dickenrichtung angeordneten Zelleneinheiten in der Festkörperbatterie verhindert werden können.
Wie vorstehend beschrieben kann, wenn die bipolare Elektrode verwendet wird, bei der eine Kathodenaktivmaterialschicht auf der einen Seite des Stromkollektors und eine Anodenaktivmaterialschicht auf der anderen Seite des Stromkollektors angeordnet ist, in Abhängigkeit der Bedingungen beim Pressen ein Unterschied in Elastizität zwischen der Anodenaktivmaterialschicht und der Kathodenaktivmaterialschicht eine Verformung des Stromkollektors verursachen, wodurch ein Riss in der Anodenaktivmaterialschicht oder der Kathodenaktivmaterialschicht entstehen kann. Im Gegensatz dazu sind bei der Zelleneinheit in der vorliegenden Offenbarung die erste Aktivmaterialschicht X und die erste Aktivmaterialschicht Y, die den gleichen Pol darstellen, auf den beiden Flächen des ersten Stromkollektors angeordnet, so dass die Verformung aufgrund unterschiedlicher Elastizität zwischen den Aktivmaterialschichten unterdrückt werden kann. Des Weiteren sind mit der Zelleneinheit in der vorliegenden Offenbarung auf den beiden Flächen des ersten Stromkollektors zwei Zellen ausgebildet (was bedeutet, dass der erste Stromkollektor als Stromkollektor für die beiden Zellen fungiert), so dass die Energiedichte verbessert werden kann.
Überdies kann in der vorliegenden Offenbarung eine Festkörperbatterie erhalten werden, bei der die Mehrzahl der Zelleneinheiten in Reihe geschaltet ist, indem eine Mehrzahl der vorstehend beschriebenen Zelleneinheiten vorbereitet wird, diese unter Zwischenanordnung eines ersten Isolierabschnitts gestapelt werden und der Streifen AX, der Streifen AY und der Streifens B elektronische verbunden werden. Wenn eine solche Festkörperbatterie hergestellt wird, kann sich jede Zelleneinheit beim Pressen (beim Pressen einer Mehrzahl von Zelleneinheiten, nachdem die Zelleneinheiten entlang der Dickenrichtung angeordnet wurden) in Flächenrichtung (orthogonal zur Dickenrichtung) bewegen, wobei tendenziell Lageabweichungen der Zelleneinheiten auftreten. Die Lageabweichungen der Zelleneinheiten können einen Kurzschluss verursachen. Insbesondere bei einer Festkörperbatterie mit einem anorganischen Festelektrolyten wird mit extrem hohem Druck gepresst, um eine gute Ionenleitbahn zu bilden, so dass angenommen wird, dass durch die Lageabweichung tendenziell ein Kurzschluss auftritt. Die Notwendigkeit des Pressens mit extrem hohem Druck und die Tendenz des Auftretens eines Kurzschlusses aufgrund der Lageabweichung beim vorstehend genannten Pressen können als besonderen Probleme einer Festkörperbatterie bezeichnet werden. Um diese Probleme zu lösen, werden der Streifen AX, der Streifen AY und der Streifen B in der Zelleneinheit A und der Zelleneinheit B durch ein Befestigungselement fixiert. So können die Lageabweichungen verhindert werden, auch dann, wenn mit extrem hohem Druck gepresst wird. Demzufolge kann ein Auftreten eines Kurzschlusses unterdrückt werden.
Aufbau der Festkörperbatterie
Die Festkörperbatterie in der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Mehrzahl von Zelleneinheiten, die entlang einer Dickenrichtung angeordnet und in Reihe geschaltet sind. Überdies umfasst die Festkörperbatterie als Zelleneinheit zumindest eine Zelleneinheit A und eine Zelleneinheit B.
Der Streifen AX in der Zelleneinheit A, der Streifen AY in der Zelleneinheit A und der Streifen B in der Zelleneinheit B überlagern sich in der Draufsicht zumindest teilweise und werden durch ein Befestigungselement fixiert. Wie in 4 dargestellt umfasst das Befestigungselement 30 einen ersten Halteabschnitt 31, einen zweiten Halteabschnitt 32 und einen Verbindungsabschnitt 33, der den ersten Halteabschnitt 31 und den zweiten Halteabschnitt 32 miteinander verbindet. Obwohl das Befestigungselement 30 in 4 den ersten Halteabschnitt 31, den zweiten Halteabschnitt 32 und den Verbindungsabschnitt 33 umfasst, die aus demselben Material durchgängig ausgebildet sind, können sie jeweils auch ein separates Element sein.
Das in 4 gezeigte Befestigungselement 30 zeigt ein elastisches Verhalten, wenn der Verbindungsabschnitt 33 gebogen wird. Wenn wie in 5A gezeigt eine äußere Kraft auf das Befestigungselement dergestalt ausgeübt wird, dass der Endteil 31a des ersten Halteabschnitts 31 und der Endteil 32a des zweiten Halteabschnitts 32 wie in 5B gezeigt voneinander entfernt werden, wird der Verbindungsabschnitt 33 gebogen. Wenn wie in 5C gezeigt in diesem Zustand der Streifen 5TX (Streifen AX), der Streifen 5TY (Streifen AY) und der Streifen 1T (Streifen B) in das Befestigungselement eingeführt wurden, werden diese Streifen zwischen dem ersten Halteabschnitt 31 und dem zweiten Halteabschnitt 32 dergestalt eingeklemmt, dass sie in einem in Dickenrichtung druckbeaufschlagten Zustand fixiert sind.
Das Befestigungselement kann aus Metall oder aus Harz hergestellt sein. Weiterhin ist das Befestigungselement vorzugsweise elastisch und ist besonders bevorzugt eine Klemme bzw. ein Clip. Der Begriff „elastisch“ bezieht sich auf die Eigenschaft eines Materials, durch die ein durch eine äußere Kraft verformtes Material anstrebt, in seine ursprüngliche Form zurückzukehren, wenn die äußere Kraft entfernt wird. Wie vorstehend beschrieben zeigt das in 4 gezeigte Befestigungselement 30 ein elastisches Verhalten, wenn der Verbindungsabschnitt 33 gebogen wird. Durch das elastische Verhalten des Befestigungselements werden der Streifen 5TX (Streifen AX), der Streifen 5TY (Streifen AY) und der Streifen 1T (Streifen B) in Dickenrichtung druckbeaufschlagt.
Vorzugsweise sind die den Streifen zugewandten Flächen des ersten Halteabschnitts und des zweiten Halteabschnitts jeweils flach bzw. eben. Dies dient dazu, dass der Streifen AX, der Streifen AY und der Streifen B mit einem gleichmäßigen Flächendruck beaufschlagt werden. Die Querschnittsform des Verbindungsabschnitts ist nicht besonders begrenzt. So kann beispielsweise die Querschnittsform des Verbindungsabschnitts 33 eine wie in 5A gezeigte gebogene Form, eine wie in 6A gezeigte gekrümmte Form oder eine wie in 6B gezeigte flache Form aufweisen. Im Übrigen ist es auch möglich, dass das Befestigungselement nicht elastisch ist. Wenn beispielsweise wie in 6C gezeigt der Verbindungsabschnitt 33 durch Verbinden eines kontinuierlich aus dem ersten Halteabschnitt 31 gebildeten Elements mit einem kontinuierlich aus dem zweiten Halteabschnitt 32 gebildeten Element hergestellt wird, werden durch Crimpen der Elemente, während sie miteinander verbunden werden, der Streifen 5TX (Streifen AX), der Streifen 5TY (Streifen AY) und der Streifen 1T (Streifen B) in einem in Dickenrichtung druckbeaufschlagten Zustand fixiert.
In der vorliegenden Offenbarung kann das Befestigungselement einen stoßdämpfenden Abschnitt bzw. eine Polsterung auf einer Außenflächenseite des ersten Halteabschnitts und/oder an einer Außenflächenseite des zweiten Halteabschnitts aufweisen. Wenn mechanische Kräfte wie Schwingungen und Stöße auf das Befestigungselement einwirken, kann dieses mit den anderen Elementen wie z. B. einem Stromsammelanschluss und einem Außengehäuse in Kontakt kommen, wobei die anderen Elemente beschädigt werden können. Durch Anbringen einer Polsterung kann verhindert werden, dass anderen Elemente beschädigt werden. In 7A umfasst das Befestigungselement 30 beispielsweise eine Polsterung 35, die durchgehend auf der Außenflächenseite des ersten Halteabschnitts 31, des zweiten Halteabschnitts 32 und des Verbindungsabschnitts 33 ausgebildet ist.
Die „Außenfläche des ersten Halteabschnitts“ bezieht sich auf eine Fläche des ersten Halteabschnitts, die vom zweiten Halteabschnitt abgewandt ist. In ähnlicher Weise bezieht sich die „Außenfläche des zweiten Halteabschnitts“ auf eine Fläche des zweiten Halteabschnitts, die vom ersten Halteabschnitt abgewandt ist. Außerdem kann die Polsterung isolierend sein oder auch nicht, wobei ersteres bevorzugt ist. Das Material für die Polsterung kann z. B. Harz und Gummi sein.
In der vorliegenden Offenbarung kann das Befestigungselement einen elastischen Füllungs- bzw. Polsterabschnitt auf einer Innenflächenseite des ersten Halteabschnitts und/oder einer Innenflächenseite des zweiten Halteabschnitts umfassen. Durch die Anordnung des Polsterabschnitts kann ein gleichmäßiger Flächendruck auf die Streifen AX, Streifen AY und Streifen B ausgeübt werden. In 7B umfasst das Befestigungselement 30 beispielsweise einen Polsterabschnitt 36, der durchgehend auf der Innenflächenseite des ersten Halteabschnitts 31, des zweiten Halteabschnitts 32 und des Verbindungsabschnitts 33 ausgebildet ist.
Die „Innenfläche des ersten Halteabschnitts“ bezieht sich auf eine Fläche des ersten Halteabschnitts, die dem zweiten Halteabschnitt zugewandt ist. In ähnlicher Weise bezieht sich die „Innenfläche des zweiten Halteabschnitts“ auf eine Fläche des zweiten Halteabschnitts, die dem ersten Halteabschnitt zugewandt ist. Darüber hinaus kann der Polsterabschnitt isolierend sein oder nicht. Das Material für den Polsterabschnitt kann z. B. Harz und Gummi sein.
In der vorliegenden Offenbarung sind der zweite Stromkollektor AY in der Zelleneinheit A und der zweite Stromkollektor BX in der Zelleneinheit B so angeordnet, dass sie sich über einen ersten Isolierabschnitt gegenüberliegen. Wie in der vorstehend beschriebenen 2 dargestellt sind der zweite Stromkollektor 5Y (zweite Stromkollektor AY) in der Zelleneinheit A und der zweite Stromkollektor 5X (zweite Stromkollektor BX) in der Zelleneinheit B so angeordnet, dass sie sich gegenüberliegen und der erste Isolierabschnitt 20 zwischen ihnen angeordnet ist. Als Material für den ersten Isolierabschnitt kann beispielsweise ein Harz verwendet werden. Beispiele für das Harz können Polyolefine wie Polyethylen und Polypropylen sein; Polyester wie z. B. Polyethylenterephthalat (PET); Polyurethan, und Polyimid. Das Material des ersten Isolierabschnitts kann überdies beispielsweise ein Metalloxid sein. Zum Beispiel kann durch Oxidation der Fläche des Stromkollektors eine Schicht aus Metalloxid gebildet werden, die als erster Isolierabschnitt verwendet werden kann. Die gleichen Materialien können für die später zu beschreibenden Isolierabschnitte verwendet werden.
In der vorliegenden Offenbarung ist ein zweiter Isolierabschnitt vorzugsweise auf einer auf der Seite des Streifens AX liegenden Endfläche der ersten Aktivmaterialschicht AX und/oder auf einer auf der Seite des Streifens AY liegenden Endfläche der ersten Aktivmaterialschicht AY angeordnet. Dies dient dazu, ein Auftreten eines Kurzschlusses zu unterdrücken. In 8 ist in der Zelleneinheit A der zweite Isolierabschnitt 60 auf der auf der Seite des Streifens 5TX (Streifen AX) liegenden Endfläche der ersten Aktivmaterialschicht 2X (ersten Aktivmaterialschicht AX) und auf der auf der Seite des Streifen 5TY (Streifen AY) liegenden Endfläche der ersten Aktivmaterialschicht 2Y (ersten Aktivmaterialschicht AY) durchgehend ausgebildet und angeordnet. Auf die gleiche Weise ist der zweite Isolierabschnitt 60 ebenfalls in der Zelleneinheit B und der Zelleneinheit C angeordnet.
In der vorliegenden Offenbarung ist ein dritter Isolierabschnitt vorzugsweise auf einer auf der Seite des Streifens A liegenden Endfläche der zweiten Aktivmaterialschicht AX und auf einer auf der Seite des Streifens A liegenden Endfläche der zweiten Aktivmaterialschicht AY angeordnet. Dies dient dazu, ein Auftreten eines Kurzschlusses zu unterdrücken. In 8 ist in der Zelleneinheit A ein dritter Isolierabschnitt 70 jeweils auf der auf der Seite des Streifens 1T (Streifen A) liegenden Endfläche der zweiten Aktivmaterialschicht 4X (zweiten Aktivmaterialschicht AX) und auf der auf der Seite des Streifens 1T (Streifen A) liegenden Endfläche der zweiten Aktivmaterialschicht 4Y (zweiten Aktivmaterialschicht AY) angeordnet. Auf die gleiche Weise ist der dritte Isolierabschnitt 70 ebenfalls in der Zelleneinheit B und der Zelleneinheit C angeordnet. Zusätzlich kann wie in 8 gezeigt der dritte Isolierabschnitt 70 jeweils die Endfläche des zweiten Stromkollektors 5X (zweiten Stromkollektors AX) in der Zelleneinheit A und die Endfläche des zweiten Stromkollektors 5Y (zweiten Stromkollektors AY) in der Zelleneinheit A abdecken.
Ferner ist in 8 der zwischen der Zelleneinheit A und der Zelleneinheit B angeordnete erste Isolierabschnitt 20 zwar ein anderes Element als der in der Zelleneinheit A die Endfläche der zweiten Aktivmaterialschicht 4Y (zweiten Aktivmaterialschicht AY) bedeckende dritte Isolierabschnitt 70, diese können jedoch durchgehend ausgebildet sein. In ähnlicher Weise ist in 8 der zwischen der Zelleneinheit A und der Zelleneinheit B angeordnete erste Isolierabschnitt 20 zwar ein anderes Element als der in der Zelleneinheit B die Endfläche der zweiten Aktivmaterialschicht 4X (zweiten Aktivmaterialschicht BX) bedeckende dritte Isolierabschnitt 70, diese können jedoch durchgehend ausgebildet sein.
In der vorliegenden Offenbarung kann ein vierter Isolierabschnitt an einer Position angeordnet sein, die das Befestigungselement in der Draufsicht überlagert. Durch die Anordnung des vierten Isolierabschnitts kann z. B. das Auftreten eines Kurzschlusses unterdrückt werden, auch wenn die Außenflächenseite des Befestigungselements leitfähig ist. In 8 ist der vierte Isolierabschnitt 80 an einer Position angeordnet, die in der Draufsicht das Befestigungselement 30 überlagert. Indessen kann in der vorliegenden Offenbarung der vierte Isolierabschnitt auch an einer Position angeordnet sein, die in der Draufsicht das Befestigungselement nicht überlagert. Wenn so z. B. das Befestigungselement einen Isolierabschnitt auf der Außenflächenseite des ersten Halteabschnitts und/oder der Außenflächenseite des zweiten Halteabschnitts umfasst, ist es nicht unbedingt erforderlich, den vierten Isolierabschnitt anzuordnen. In diesem Fall kann der Herstellungsprozess einer Festkörperbatterie einfacher gestaltet werden. Der Isolierabschnitt kann beispielsweise die vorstehend beschriebene Polsterung (isolierende stoßdämpfende Abschnitt bzw. isolierende Polsterung) sein.
In der vorliegenden Offenbarung liegt der Endteil des ersten Isolierabschnitts in der Draufsicht vorzugsweise weiter außen als der Endteil des Streifens A im ersten Stromkollektor A und/oder als der Endteil des Streifens BX im zweiten Stromkollektor BX und/oder als der Endteil des Streifens BY im zweiten Stromkollektor BY. Dies dient dazu, ein Auftreten eines Kurzschlusses zu unterdrücken. In 9 liegt der Endteil 20t des ersten Isolierabschnitts 20 in der Draufsicht weiter außen als der Endteil 1t des Streifens A (Streifen 1T) im ersten Stromkollektor A (ersten Stromkollektor 1), weiter außen als der Endteil 5Xt des Streifens BX (Streifen 5TX) im zweiten Stromkollektor BX (zweiten Stromkollektor 5X) und weiter außen als der Endteil 5Yt des Streifens BY (Streifen 5TY) im zweiten Stromkollektor BY (zweiten Stromkollektor 5Y). Überdies kann wie in 9 gezeigt der Endteil 20t des ersten Isolierabschnitts 20 in der Draufsicht weiter außen liegen als der Endteil 30t des Befestigungselements 30.
In der vorliegenden Offenbarung liegt der Endteil des dritten Isolierabschnitts in der Draufsicht vorzugsweise weiter außen als der Endteil des Streifens A im ersten Stromkollektor A und/oder als der Endteil des Streifens BX im zweiten Stromkollektor BX und/oder als der Endteil des Streifens BY im zweiten Stromkollektor BY. Dies dient dazu, ein Auftreten eines Kurzschlusses zu unterdrücken. In 10 liegt der Endteil 70t des dritten Isolierabschnitts 70, der die Endfläche der zweiten Aktivmaterialschicht BY (zweiten Aktivmaterialschicht 4Y) in der Zelleneinheit A abdeckt, in der Draufsicht weiter außen als der Endteil 1t des Streifens A (Streifen 1T) im ersten Stromkollektor A (ersten Stromkollektor 1), weiter außen als der Endteil 5Xt des Streifens BX (Streifen 5TX) im zweiten Stromkollektor BX (zweiten Stromkollektor 5X) und weiter außen als der Endteil 5Yt des Streifens BY (Streifen 5TY) im zweiten Stromkollektor BY (zweiten Stromkollektor 5Y). Überdies kann wie in 10 gezeigt der Endteil 70t des dritten Isolierabschnitts 70 in der Draufsicht weiter außen liegen als der Endteil 30t des Befestigungselements 30.
In der vorliegenden Offenbarung umfasst der Streifen A im ersten Stromkollektor A vorzugsweise auf der zweiten Flächenseite einen fünften Isolierabschnitt. In ähnlicher Weise umfasst der Streifen B im ersten Stromkollektor B vorzugsweise auf der zweiten Flächenseite einen fünften Isolierabschnitt. Dies dient dazu, ein Auftreten eines Kurzschlusses zu unterdrücken. In 11 weisen der Streifen A (Streifen 1T) des ersten Stromkollektors A (ersten Stromkollektors 1) auf der zweiten Flächenseite einen fünften Isolierabschnitt 90 und der Streifen A (Streifen 1T) des ersten Stromkollektors B (ersten Stromkollektors 1) auf der zweiten Flächenseite einen fünften Isolierabschnitt 90 auf. In der vorliegenden Offenbarung können die vorstehend beschriebenen ersten bis fünften Isolierabschnitte beliebig miteinander kombiniert werden.
In der vorliegenden Offenbarung kann ein leitfähiger Klebstoffabschnitt an einer Position zwischen dem Streifen AX und dem Streifen AY und/oder einer Position zwischen dem Streifen AY und dem Streifen B angeordnet sein. Wenn so z. B. mechanische Kräfte wie Schwingungen und Stöße auf das Befestigungselement einwirken, können der Streifen AX, der Streifen AY und der Streifen B aufgrund des Gewichts des Befestigungselements beschädigt werden. Durch die Anordnung des leitfähigen Klebstoffabschnitts wird die mechanische Festigkeit dieser Streifen verbessert und eine Beschädigung nicht so leicht verursacht. Im Übrigen ist ein in jeder der Zelleneinheit fließender Stromwert bei einer Reihenschaltung einer Mehrzahl der Zelleneinheiten kleiner als bei einer Parallelschaltung einer Mehrzahl der Zelleneinheiten; somit tritt im leitfähigen Klebstoffabschnitt nicht so leicht eine zu starke exotherme Reaktion auf, auch wenn der Widerstand des leitfähigen Klebstoffabschnitts vergleichsweise hoch ist (z. B. höher im Vergleich zu dem von Metallverbindungen) .
So ist beispielsweise in 12A ein leitfähiger Klebstoffabschnitt 11a an einer Position zwischen dem Streifen 5TX (Streifen AX) in der Zelleneinheit A und dem Streifen 5TY (Streifen AY) in der Zelleneinheit A angeordnet. In ähnlicher Weise ist in 12A ein leitfähiger Klebstoffabschnitt 11b an einer Position zwischen dem Streifen 5TY (Streifen AY) in der Zelleneinheit A und dem Streifen 1T (Streifen B) in der Zelleneinheit B angeordnet.
Der leitfähige Klebstoffabschnitt kann z. B. ein verfestigtes oder gesinterte Material aus einer leitfähigen Paste sein. Die leitfähige Paste kann z. B. eine Paste sein, die Metallpulver wie Ag enthält. Bei Verwendung der leitfähigen Paste kann der leitfähige Klebstoffabschnitt beispielsweise so geformt werden, dass die Zelleneinheit A und die Zelleneinheit B entlang der Dickenrichtung zwischen dem ersten Isolierabschnitt angeordnet werden und anschließend die leitfähige Paste darauf aufgebracht wird, um die Paste zu verfestigen oder zu sintern.
Der leitfähige Klebstoffabschnitt kann überdies auch z. B. ein leitfähiges Band sein. Das leitfähige Band kann z. B ein Band mit einem Basismaterial wie z. B. einem Vlies- bzw. Textilverbundstoff und einer auf beiden Flächen des Basismaterials ausgebildete leitfähigen Schicht sein. Auf den Flächen der leitfähigen Schicht kann eine Abzieh- bzw. Ablöseschicht angeordnet sein. Wenn das leitfähige Band verwendet wird, kann der leitfähige Klebstoffabschnitt so geformt werden, dass zuerst eine der Ablöseschichten der leitfähigen Schicht abgelöst und das leitfähige Band an die Zelleneinheit angebracht wird, wobei die andere Ablöseschicht der leitfähigen Schicht zunächst nicht abgelöst wird, dann die Zelleneinheit A und die Zelleneinheit B entlang der Dickenrichtung mit dem ersten Isolierabschnitt zwischen sich angeordnet werden und anschließend die andere Ablöseschicht der leitfähigen Schicht abgelöst wird, um die freigelegte leitfähige Schicht zu verpressen.
Ferner kann in der vorliegenden Offenbarung ein beschichteter bzw. plattierter Abschnitt an einer Position zwischen dem Streifen AX und dem Streifen AY und/oder einer Position zwischen dem Streifen AY und dem Streifen B angeordnet sein. Wenn der Streifen AX, der Streifen AY und der Streifen B durch das Befestigungselement fixiert sind, kann der Übergangswiderstand zwischen den Streifen in Abhängigkeit der Oberflächenbeschaffenheit der Streifen erhöht sein. Wenn der plattierte Abschnitt vorgesehen wird, werden die Oberflächenbeschaffenheit der Streifen verändert, so dass der Übergangswiderstand zwischen den Streifen verringert werden kann.
So ist z. B. in 12B ein plattierter Abschnitt 12a zwischen dem Streifen 5TX (Streifen AX) in der Zelleneinheit A und dem Streifen 5TY (Streifen AY) in der Zelleneinheit A angeordnet. In ähnlicher Weise ist in 12B ein plattierter Abschnitt 12b zwischen dem Streifen 5TY (Streifen AY) in der Zelleneinheit A und dem Streifen 1T (Streifen B) in der Zelleneinheit B angeordnet. Ferner ist in 12B ein plattierter Abschnitt 12c zwischen dem ersten Halteabschnitt 31 im Befestigungselement 30 und dem Streifen 5TX (Streifen AX) in der Zelleneinheit A angeordnet. Die Vereinbarkeit der Kontaktfläche zwischen dem Befestigungselement 30 und dem Streifen 5TX (Streifen AX) wird verbessert, wenn der plattierte Abschnitt 12c angeordnet wird, wodurch eine gleichmäßige Fixierung durch das Befestigungselement 30 erreicht wird. In ähnlicher Weise ist in 12B ein plattierter Abschnitt 12d zwischen dem zweiten Halteabschnitt 32 im Befestigungselement 30 und dem Streifen 1T (Streifen B) in der Zelleneinheit B.
Die Härte des Metalls im plattierten Abschnitt ist vorzugsweise geringer ist als die des Metalls in den Streifen. Die Härte wird z. B. durch die Vickers-Härte angegeben. Das Metall im plattierten Abschnitt kann z. B. Au, Ni, Sn und eine Legierung sein, die mindestens eines dieser Elemente enthält. Der plattierte Abschnitt kann in einem Teil eines überlagernden Bereichs ausgebildet sein, in dem sich der Streifen AX, der Streifen AY und der Streifen B in der Draufsicht überlagern, oder über den ganzen überlagernden Bereich ausgebildet sein.
Die Festkörperbatterie in der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Mehrzahl von Zelleneinheiten, die entlang einer Dickenrichtung angeordnet und in Reihe geschaltet sind. Die Anzahl der Zelleneinheit beträgt mindestens zwei oder mehr, kann 3 oder mehr, kann 10 oder mehr und kann 20 oder mehr betragen. Demgegenüber beträgt die Anzahl der Zelleneinheit z. B. 1000 oder weniger, und kann 500 oder weniger betragen. Wenn die Anzahl der Zelleneinheiten 3 oder mehr beträgt, weisen vorzugswies zwei benachbarte Zelleneinheiten eine gleiche Beziehung auf wie die vorstehend beschriebene Beziehung zwischen der Zelleneinheit A und der Zelleneinheit B. Darüber hinaus umfasst die Festkörperbatterie in der Regel eine Außenhülle zur Aufnahme einer Mehrzahl der Zelleneinheiten. Die Außenhülle kann, muss aber nicht flexibel sein. Ersteres kann beispielsweise eine Aluminiumverbundfolie sein. Weiterhin kann die Festkörperbatterie eine nicht wieder aufladbare Batterie bzw. Primärbatterie oder ein Akkumulator bzw. eine Sekundärbatterie sein, wobei letztere bevorzugt ist. Dies dient dazu, dass sie wiederholt geladen und entladen werden kann und z. B. als Autobatterie verwendet werden kann.
Aufbau der Zelleneinheit
Die Festkörperbatterie in der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Mehrzahl von Zelleneinheiten, die entlang einer Dickenrichtung angeordnet und in Reihe geschaltet sind.
Die Zelleneinheit umfasst Folgendes: einen ersten Stromkollektor; eine erste Aktivmaterialschicht X, eine Festelektrolytschicht X, eine zweite Aktivmaterialschicht X und einen zweiten Stromkollektor X, die in dieser Reihenfolge entlang der Dickenrichtung von einer ersten Flächenseite des ersten Stromkollektors aus angeordnet sind; und eine erste Aktivmaterialschicht Y, eine Festelektrolytschicht Y, eine zweite Aktivmaterialschicht Y und einen zweiten Stromkollektor Y, die in dieser Reihenfolge entlang der Dickenrichtung von einer gegenüber der ersten Flächenseite liegenden zweiten Flächenseite des ersten Stromkollektors aus angeordnet sind. Die Art der Zelleneinheit ist nicht besonders eingeschränkt, ist aber vorzugsweise eine Lithium-Ionen-Batterie.
Der erste Stromkollektor kann ein Positivelektroden- bzw. Anodenstromkollektor oder ein Negativelektroden- bzw. Kathodenstromkollektor sein. Im ersten Fall wäre der zweite Stromkollektor ein Kathodenstromkollektor und im zweiten Fall der zweite Stromkollektor ein Anodenstromkollektor. Das Material des Kathodenstromkollektors kann z. b. Aluminium, SUS, Nickel und Kohlenstoff sein. Das Material des Anodenstromkollektors kann z. B. Kupfer, SUS, Nickel und Kohlenstoff sein. Der Stromkollektor kann beispielsweise folienförmig sein.
Der erste Stromkollektor umfasst einen Streifen an einer Position, die die erste Aktivmaterialschicht nicht überlagert. Wenn hier ein die erste Aktivmaterialschicht in der Draufsicht überlagernder Teil des ersten Stromkollektors als Überlagerungsabschnitt betrachtet wird, ist der Streifen vorzugsweise aus dem gleichen Material wie das des Überlagerungsabschnitts hergestellt. Überdies ist der erste Stromkollektor vorzugsweise vom Überlagerungsabschnitt bis zum Streifen durchgehend ausgebildet ist. Diese Punkte gelten auch für den zweiten Stromkollektor.
Die erste Aktivmaterialschicht kann eine Anodenaktivmaterialschicht oder eine Kathodenaktivmaterialschicht sein. Im ersten Fall wäre die zweite Aktivmaterialschicht eine Kathodenaktivmaterialschicht und im zweiten Fall die zweite Aktivmaterialschicht eine Anodenaktivmaterialschicht. Ferner ist die Elektrodenfläche der Anodenaktivmaterialschicht vorzugsweise größer als die der Kathodenaktivmaterialschicht. Dies dient dazu, eine Festkörperbatterie zu erhalten, die eine höhere Sicherheit aufweist. Die Aktivmaterialschicht umfasst wenigstens ein Aktivmaterial und kann einen Festelektrolyten und/oder ein leitfähiges Material und/oder ein Bindemittel enthalten.
Das Kathodenaktivmaterial kann beispielsweise ein Oxidaktivmaterial sein. Das Oxidaktivmaterial kann beispielsweise ein steinsalzartiges Aktivmaterial wie LiCoO₂, LiMnO₂, LiNiO₂, LiVO₂ und LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂ umfassen; ein spinellartiges Aktivmaterial wie LiMn₂O₄, Li(Ni_0,5Mn_1,5)O₄ und Li₄Ti₅O₁₂; und ein olivinartiges Aktivmaterial wie LiFePO₄, LiMnPO₄, LiNiPO₄ und LiCoPO₄. Das Kathodenaktivmaterial kann beispielsweise eine Granulatform aufweisen.
Das Anodenaktivmaterial kann beispielsweise ein Metallaktivmaterial, ein Kohlenstoffaktivmaterial oder ein Oxidaktivmaterial sein. Das Metallaktivmaterial kann beispielsweise Li, In, Al, Si, Sn und eine Legierung, die mindestens eines davon enthält, umfassen. Das Kohlenstoffaktivmaterial kann beispielsweise Graphit, harten Kohlenstoff und weichen Kohlenstoff umfassen. Das Oxidaktivmaterial kann beispielsweise Li₄Ti₅O₁₂, SiO und Nb₂O₅ umfassen. Das Anodenaktivmaterial kann beispielsweise eine Granulatform aufweisen.
Der Festelektrolyt kann beispielsweise ein anorganischer Festelektrolyt wie ein Sulfidfestelektrolyt, ein Oxidfestelektrolyt, ein Nitridfestelektrolyt oder ein Halogenidfestelektrolyt sein. Vorzugsweise enthält der Sulfidfeststoffelektrolyt beispielsweise ein Li-Element, ein X-Element (X ist mindestens eines von P, As, Sb, Si, Ge, Sn, B, Al, Ga und In) und ein S-Element. Außerdem kann der Sulfidfestelektrolyt weiterhin ein o-Element und/oder ein Halogenelement enthalten. Der Festelektrolyt kann beispielsweise eine Granulatform aufweisen. Darüber hinaus kann das leitfähige Material beispielsweise ein Kohlenstoffmaterial umfassen. Ferner kann das Bindemittel beispielsweise ein Bindemittel auf Gummibasis oder auf Fluoridbasis sein.
Die Festelektrolytschicht enthält wenigstens einen Festelektrolyten und kann bei Bedarf ein Bindemittel enthalten. Der Festelektrolyt und das Bindemittel sind wie vorstehend beschrieben.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt. Die Ausführungsformen dienen zu Veranschaulichung, und alle weitern Abwandlungen sind in den technischen Umfang der vorliegenden Offenbarung einzubeziehen, wenn sie im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie die im Anspruch der vorliegenden Offenbarung beschriebene technische Idee aufweisen und ähnliche Funktionsweisen und Effekte bieten.
Bezugszeichenliste

1: erster Stromkollektor
2: erste Aktivmaterialschicht
3: Festelektrolytschicht
4: zweite Aktivmaterialschicht
5: zweiter Stromkollektor
10: Zelleneinheit
20: erster Isolierabschnitt
30: Befestigungselement
31: erster Halteabschnitt
32: zweiter Halteabschnitt
33: Verbindungsabschnitt
40: erste Stromsammelanschluss
50: zweiter Stromsammelanschluss
60: zweiter Isolierabschnitt
70: dritter Isolierabschnitt
80: vierter Isolierabschnitt
90: fünfter Isolierabschnitt
100: Festkörperbatterie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2004253155 A [0003]
JP 2017054704 A [0004]
JP 2012069268 A [0004]
JP 2019194946 A [0004]
JP 2018018600 A [0005]
JP 2015501064 A [0005]
JP 2017045594 A [0005]

Claims

Festkörperbatterie, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Mehrzahl von entlang einer Dickenrichtung angeordneten und in Reihe geschalteten Zelleneinheiten umfasst, wobei die Festkörperbatterie als Zelleneinheit eine Zelleneinheit A und eine Zelleneinheit B umfasst, die Zelleneinheit A Folgendes umfasst: einen ersten Stromkollektor A, eine erste Aktivmaterialschicht AX, eine Festelektrolytschicht AX, eine zweite Aktivmaterialschicht AX und einen zweiten Stromkollektor AX, die in dieser Reihenfolge von einer ersten Flächenseite des ersten Stromkollektors A angeordnet sind, und eine erste Aktivmaterialschicht AY, eine Festelektrolytschicht AY, eine zweite Aktivmaterialschicht AY und einen zweiten Stromkollektor AY, die in dieser Reihenfolge von einer gegenüber der ersten Flächenseite liegenden zweiten Flächenseite des ersten Stromkollektors A angeordnet sind, die Zelleneinheit B Folgendes umfasst: einen ersten Stromkollektor B, eine erste Aktivmaterialschicht BX, eine Festelektrolytschicht BX, eine zweite Aktivmaterialschicht BX und einen zweiten Stromkollektor BX, die in dieser Reihenfolge von einer ersten Flächenseite des ersten Stromkollektors B angeordnet sind, und eine erste Aktivmaterialschicht BY, eine Festelektrolytschicht BY, eine zweite Aktivmaterialschicht BY und einen zweiten Stromkollektor BY, die in dieser Reihenfolge von einer gegenüber der ersten Flächenseite liegenden zweiten Flächenseite des ersten Stromkollektors B angeordnet sind, der zweite Stromkollektor AY in der Zelleneinheit A und der zweite Stromkollektor BX in der Zelleneinheit B so angeordnet sind, dass sie sich über einen ersten Isolierabschnitt gegenüberliegen, der zweite Stromkollektor AX einen Streifen AX an einer Position umfasst, die in der Draufsicht die zweite Aktivmaterialschicht AX nicht überlagert, der zweite Stromkollektor AY einen Streifen AY an einer Position umfasst, die in der Draufsicht die zweite Aktivmaterialschicht AY nicht überlagert, der erste Stromkollektor B einen Streifen B an einer Position umfasst, die in der Draufsicht die erste Aktivmaterialschicht BX und die erste Aktivmaterialschicht BY nicht überlagert, der Streifen AX, der Streifen AY und der Streifen B durch ein Befestigungselement fixiert sind, das Befestigungselement einen ersten Halteabschnitt, einen zweiten Halteabschnitt und einen den ersten Halteabschnitt und den zweiten Halteabschnitt verbindenden Verbindungsabschnitt umfasst, und der Streifen AX, der Streifen AY und der Streifen B zwischen dem ersten Halteabschnitt und dem zweiten Halteabschnitt des Befestigungselements eingeklemmt und fixiert sind.
Festkörperbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement elastisch ist.
Festkörperbatterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Isolierabschnitt auf einer auf einer Seite des Streifens AX liegenden Endfläche der ersten Aktivmaterialschicht AX und/oder auf einer auf einer Seite des Streifens AY liegenden Endfläche der ersten Aktivmaterialschicht AY angeordnet ist.
Festkörperbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement einen isolierenden stoßdämpfenden Abschnitt auf einer Außenflächenseite des ersten Halteabschnitts und/oder auf einer Außenflächenseite des zweiten Halteabschnitts aufweist.
Festkörperbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement einen elastischen Füllungsabschnitt auf einer Innenflächenseite des ersten Halteabschnitts und/oder auf einer Innenflächenseite des zweiten Halteabschnitts aufweist.
Festkörperbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein leitfähiger Klebstoffabschnitt an einer Position zwischen dem Streifen AX und dem Streifen AY und/oder an einer Position zwischen dem Streifen AY und dem Streifen B angeordnet ist.
Festkörperbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein plattierter Abschnitt an einer Position zwischen dem Streifen AX und dem Streifen AY und/oder einer Position zwischen dem Streifen AY und dem Streifen B angeordnet ist.