JP2012138299A - 全固体リチウム二次電池の製造方法及び全固体リチウム二次電池の検査方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】全固体リチウム二次電池10の製造方法は、基材11に正極活物質層13を形成する正極活物質層形成工程と、正極活物質層13に接続される固体電解質層14を形成する電解質層形成工程と、固体電解質層14に接続される負極活物質層16を形成する負極活物質層形成工程と、正極活物質層13と負極活物質層16との間にパルス状の電流を供給して正極活物質層13と負極活物質層16との間に生じた短絡欠陥を修復する修復工程とを有する。
【選択図】図1
Description
請求項1に記載の発明は、基材に第1活物質層を形成する第1活物質層形成工程と、前記第1活物質層に接続される固体電解質層を形成する電解質層形成工程と、前記固体電解質層に接続される第2活物質層を形成する第2活物質層形成工程と、前記第1活物質層と前記第2活物質層との間にパルス状の電流を供給して前記第1活物質層と前記第2活物質層との間に生じた短絡欠陥を修復する修復工程とを有することを要旨とする。
請求項7に記載の発明は、請求項1〜6のいずれか1項に記載の全固体リチウム二次電池の製造方法において、前記修復工程では、前記第1活物質層と前記第2活物質層との間に供給する電流の値を段階的に大きくすることを要旨とする。
請求項8に記載の発明は、基材と、該基材に形成された第1活物質層と、該第1活物質層に接続される固体電解質層と、該固体電解質層に接続される第2活物質層とを有する全固体リチウム二次電池の検査方法において、前記第1活物質層と前記第2活物質層との間にパルス状の電流を供給して前記第1活物質層と前記第2活物質層との間に生じた短絡欠陥を修復する修復工程を有することを要旨とする。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図1〜図4にしたがって説明する。
図1は、全固体リチウム二次電池10の一例を示す要部断面図である。全固体リチウム二次電池10は、基材11と、該基材11の上に形成された互いに異なる各層とからなる積層体Lを有している。
製造方法により形成することができる。
まず積層体Lを形成するための基材11を準備した後、正極用集電体層形成工程(ステップS11)を行う。該工程では、公知の方法を用いて、基材11の上に正極用集電体層12の薄膜を形成する。本実施形態では、スパッタリング法で形成されるが、他にも例えば、各種蒸着法等、スパッタリング法以外の物理気相成長法(PVD;Physical Vapor Deposition)、熱CVD法等の化学気相成長法(CVD;Chemical Vapor Deposition)等により形成することができる。
る出荷前の検査を行う装置である。通常、リチウム二次電池は、セル又は電池を製作した後に、電池容量等を検査するための充放電を行っており、検査システム20はその検査を実施するための装置である。そして、電池容量が極端に低い電池等は不良品として排除される。
を、1パルスだけ供給する。換言すると、100C以上10000C以下の電流値に短絡欠陥数Nを乗算した大きさの電流を、1パルスだけ供給する。その結果、各短絡欠陥部に電流がそれぞれ集中し、電流の集中により発生する熱によって各短絡欠陥部の金属が絶縁体とされ、短絡欠陥部が消失する。尚、ここではパルス状の電流を1パルスだけ供給したが、複数パルスの電流を供給してもよい。この場合、デューティー比は、0.5〜0.1でよい。
ってもよい。このとき、電池パッケージは、上記検査システム20の充電回路21に接続されて充電される。このように充放電が繰り返されることにより活物質を活性化することができる。充放電を所定回数繰り返した後、充電した全固体リチウム二次電池10は、自然放電されて放電後の電圧が測定され、電圧差が大きい電池は不良と判定される。従って、ここで用いられる充電回路21を、上記修復工程(ステップS17)で用いることができるので、修復用の回路を別途設ける必要が無い。
(1)上記実施形態では、全固体リチウム二次電池10の製造方法は、基材11に正極活物質層13を形成する正極活物質層形成工程(ステップS12)と、正極活物質層13に接続される固体電解質層14を形成する電解質層形成工程(ステップS13)とを有する。また、固体電解質層14に接続される負極活物質層を形成する負極活物質層形成工程(ステップS15)を有する。さらに、正極活物質層13と負極活物質層16との間にパルス状の電流を供給して正極活物質層13と負極活物質層16との間に生じた短絡欠陥を修復する修復工程(ステップS17)を有する。このため、製造の過程で短絡欠陥が生じても、こうした短絡欠陥による歩留りの低下を抑制することができる。
次に、本発明を具体化した第2の実施形態を図5にしたがって説明する。なお、第2の実施形態は、第1実施形態の検査方法を変更したのみの構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
即ち上記したステップS17−2は省略される。また、検査システム20のサーモグラフィTH及びモニタ部MNは省略可能であって、電池容量等を検査する通常の検査システムを用いることができる。また、本実施形態では、サーモグラフィTHによる温度変化の検出は行わないため、パッケージ化が終了した全固体リチウム二次電池10を検査対象とすることができる。
(5)第2実施形態では、全固体リチウム二次電池10の開放端電圧を検出して、修復完了のタイミングを判断する。このため、シャント抵抗等を含む回路の電圧を検出するよりも、電圧変化が明瞭であるため、欠陥修復の完了のタイミングをより的確且つ容易に判断することができる。
・上記実施形態では、全固体リチウム二次電池10は、図1に示すような構成以外の電池構成でもよい。
・上記実施形態では、サーモグラフィTHを用いて短絡欠陥数Nを検出するようにし、1つの短絡欠陥あたり100C以上10000C以下の電流を供給するようにしたが、短絡欠陥数の検出工程を省略しても良い。即ち、短絡があると判断した後、100C以上10000C以下の電流値を1パルスのみ供給する工程と、短絡が消失したか否かを判断す
る工程とを繰り返すようにしてもよい。
Claims (8)
- 基材に第1活物質層を形成する第1活物質層形成工程と、
前記第1活物質層に接続される固体電解質層を形成する電解質層形成工程と、
前記固体電解質層に接続される第2活物質層を形成する第2活物質層形成工程と、
前記第1活物質層と前記第2活物質層との間に電流を供給して前記第1活物質層と前記第2活物質層との間に生じた短絡欠陥を修復する修復工程とを有することを特徴とする全固体リチウム二次電池の製造方法。 - 前記修復工程は、1つの短絡欠陥あたり100C以上10000C以下の電流値を予測される短絡欠陥数に乗じた値の電流を前記第1活物質層と前記第2活物質層との間に供給する請求項1に記載の全固体リチウム二次電池の製造方法。
- 前記修復工程では、前記全固体リチウム二次電池を充電又は放電した際の特性に基づき短絡欠陥の有無を判断する請求項1又は2に記載の全固体リチウム二次電池の製造方法。
- 前記修復工程では、前記全固体リチウム二次電池の開放端電圧を検出して修復完了したか否かを判定する請求項1〜3のいずれか1項に記載の全固体リチウム二次電池の製造方法。
- 前記修復工程は、前記第1活物質層と前記第2活物質層との間に100C未満の電流を供給した状態で、前記第1活物質層及び前記第2活物質層を含む積層体の温度分布を測定し、電流供給前と比較して局所的に温度が上昇した温度上昇部の数を検出することにより短絡欠陥の数を検出する請求項1〜4のいずれか1項に記載の全固体リチウム二次電池の製造方法。
- 前記修復工程では前記電流を1パルスだけ供給する請求項1〜5のいずれか1項に記載の全固体リチウム二次電池の製造方法。
- 前記修復工程では、前記第1活物質層と前記第2活物質層との間に供給する電流の値を段階的に大きくする請求項1〜6のいずれか1項に記載の全固体リチウム二次電池の製造方法。
- 基材と、該基材に形成された第1活物質層と、該第1活物質層に接続される固体電解質層と、該固体電解質層に接続される第2活物質層とを有する全固体リチウム二次電池の検査方法において、
前記第1活物質層と前記第2活物質層との間に電流を供給して前記第1活物質層と前記第2活物質層との間に生じた短絡欠陥を修復する修復工程を有することを特徴とする全固体リチウム二次電池の検査方法。
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