JP2013196933A - Solid state battery manufacturing method - Google Patents

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潤一郎 西野
Shuhei Sugiyama
修平 杉山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid state battery manufacturing method which makes it possible to manufacture a solid state battery including an electrode body whose defect of shape is restrained.SOLUTION: The solid state battery manufacturing method includes an electrode layer fabrication step in which a flat cathode layer and a flat anode layer are fabricated; a solid state electrolyte layer fabrication step in which a flat solid state electrolyte layer is fabricated; a laminate fabrication step in which a laminate composed of a plurality of electrode bodies, each including the flat cathode layer and the flat anode layer and the flat solid state electrolyte layer disposed in between which are laminated one on another, is fabricated; an encapsulation step in which the laminate is housed in an encapsulation member and hermetically sealed therein; and an isotropic pressurization step in which the encapsulated laminate is subjected to isotropic pressurization.

Description

本発明は、固体電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a solid state battery.

リチウムイオン二次電池は、従来の二次電池よりもエネルギー密度が高く、高電圧で作動させることができる。そのため、小型軽量化を図りやすい二次電池として携帯電話等の情報機器に使用されており、近年、電気自動車用やハイブリッド自動車用等、大型の動力用としての需要も高まっている。   Lithium ion secondary batteries have a higher energy density than conventional secondary batteries and can be operated at a high voltage. For this reason, it is used as a secondary battery that can be easily reduced in size and weight in information equipment such as a mobile phone, and in recent years, there is an increasing demand for large motive power such as for electric vehicles and hybrid vehicles.

リチウムイオン二次電池は、正極層及び負極層と、これらの間に配置された電解質層とを有し、電解質層に用いられる電解質としては、例えば非水系の液体状や固体状の物質等が知られている。液体状の電解質(以下において、「電解液」という。)が用いられる場合には、電解液が正極層や負極層の内部へと浸透しやすい。そのため、正極層や負極層に含有されている活物質と電解液との界面が形成されやすく、性能を向上させやすい。ところが、広く用いられている電解液は可燃性であるため、安全性を確保するためのシステムを搭載する必要がある。一方、難燃性である固体状の電解質(以下において、「固体電解質」という。)を用いると、上記システムを簡素化できる。それゆえ、固体電解質を含有する層(以下において、「固体電解質層」という。)が備えられる形態のリチウムイオン二次電池(以下において、「固体電池」又は「全固体電池」といい、積層された正極層、固体電解質層、及び、負極層の3層をまとめて「電極体」ということがある。)の開発が進められている。   A lithium ion secondary battery has a positive electrode layer and a negative electrode layer, and an electrolyte layer disposed between them. Examples of the electrolyte used for the electrolyte layer include non-aqueous liquid and solid substances. Are known. When a liquid electrolyte (hereinafter referred to as “electrolytic solution”) is used, the electrolytic solution easily penetrates into the positive electrode layer and the negative electrode layer. Therefore, an interface between the active material contained in the positive electrode layer or the negative electrode layer and the electrolytic solution is easily formed, and the performance is easily improved. However, since the widely used electrolyte is flammable, it is necessary to mount a system for ensuring safety. On the other hand, when a solid electrolyte that is flame retardant (hereinafter referred to as “solid electrolyte”) is used, the above system can be simplified. Therefore, it is referred to as a lithium ion secondary battery (hereinafter referred to as “solid battery” or “all solid battery”) in a form provided with a layer containing a solid electrolyte (hereinafter referred to as “solid electrolyte layer”). The positive electrode layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode layer may be collectively referred to as an “electrode body”).

このようなリチウムイオン二次電池に関する技術として、例えば特許文献1には、正極及び負極の2つの電極層前駆体を焼成する工程と、固体電解質層前駆体を焼成する工程とを有し、少なくとも1つの電極層前駆体は、電極活物質粒子表面を厚さ1nm〜200nm、その被覆率が30面積%以上で被覆層が被覆された電極材料粉末と固体電解質粉末とを少なくとも有する成形体である全固体電池の製造方法が開示されている。そして、特許文献1の明細書段落0034には、焼成後の固体電解質、電極等を所望の厚みとするために、同種のグリーンシートを積層しても良く、焼成後の固体電解質の緻密性をより向上させるために、グリーンシートをロールプレスや一軸、等方加圧等により加圧しても良い旨、記載されている。また、特許文献1の明細書段落0046には、負極層前駆体、固体電解質前駆体、正極層前駆体の順番でそれぞれ一枚ずつ積層して形成した積層体をSUS板で挟み、ゴムシートで包んで、真空パック処理をして、冷間静水圧プレスで加圧する過程を経て全固体電池を作製した例が開示されている。また、特許文献2には、シート状正極とシート状負極とこれらの電極を絶縁するために間に配置されるプラスチックシートが扁平状に巻かれた電極群を、缶ケースに挿入する前に、高温圧縮成形する角型電池の電極群の製造方法が開示されている。そして、特許文献2には、高温圧縮成形が等方圧による成形である形態も開示されている。   As a technique related to such a lithium ion secondary battery, for example, Patent Document 1 includes a step of firing two electrode layer precursors of a positive electrode and a negative electrode, and a step of firing a solid electrolyte layer precursor, One electrode layer precursor is a molded body having at least an electrode material powder having a surface of electrode active material particles having a thickness of 1 nm to 200 nm, a covering ratio of 30% by area or more, and a solid electrolyte powder. An all-solid battery manufacturing method is disclosed. In the paragraph 0034 of Patent Document 1, in order to obtain a desired thickness of the solid electrolyte, electrode and the like after firing, the same kind of green sheets may be laminated, and the density of the solid electrolyte after firing is determined. In order to further improve, it is described that the green sheet may be pressed by a roll press, uniaxial, isotropic pressing or the like. In addition, in the paragraph 0046 of the specification of Patent Document 1, a laminate formed by laminating a negative electrode layer precursor, a solid electrolyte precursor, and a positive electrode layer precursor one by one in this order is sandwiched between SUS plates, and a rubber sheet is used. An example in which an all-solid battery is manufactured through a process of wrapping, vacuum-packing, and pressurizing with a cold isostatic press is disclosed. In addition, in Patent Document 2, before inserting the electrode group in which the plastic sheet disposed between the sheet-like positive electrode, the sheet-like negative electrode, and these electrodes is wound into a flat shape into the can case, A method for manufacturing an electrode group of a prismatic battery that is subjected to high temperature compression molding is disclosed. Patent Document 2 also discloses a form in which high-temperature compression molding is molding by isotropic pressure.

特開2011−86610号公報JP 2011-86610 A 特開平10−302827号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-302827

特許文献1に開示されているように、負極層前駆体、固体電解質前駆体、正極層前駆体の順番でそれぞれ一枚ずつ積層して形成した積層体をSUS板で挟み、ゴムシートで包んで、真空パック処理をして、冷間静水圧プレスで加圧すると、電極体に形状不良(反り等のゆがみ。以下において同じ。)が発生しやすい。形状不良が生じている電極体に拘束圧を付与すると、積層面(電極体を構成する各層の積層方向を法線方向とする平面)に均一な圧力を付与し難い。そのため、形状不良が生じた電極体を備えた固体電池は性能を向上させ難く、性能の低下を防止するために形状不良が生じた電極体を破棄すると製造コストが増大しやすいという問題があった。また、特許文献2では、扁平状に巻かれた電極群を前提としている。そのため、特許文献1に開示されている技術と特許文献2に開示されている技術とを組み合わせても、平らな電極層(正極層・負極層)及び平らな固体電解質層を積層して形成した電極体の形状不良を低減することは困難であった。   As disclosed in Patent Document 1, a laminate formed by laminating one each in the order of a negative electrode layer precursor, a solid electrolyte precursor, and a positive electrode layer precursor is sandwiched between SUS plates and wrapped with a rubber sheet. When a vacuum packing process is performed and pressure is applied with a cold isostatic press, shape defects (distortion such as warpage, etc .; the same applies hereinafter) are likely to occur in the electrode body. When constraining pressure is applied to an electrode body in which a shape defect has occurred, it is difficult to apply a uniform pressure to the lamination surface (a plane in which the lamination direction of each layer constituting the electrode body is a normal direction). Therefore, it is difficult to improve the performance of a solid battery including an electrode body having a defective shape, and there is a problem that the manufacturing cost tends to increase if the electrode body having a defective shape is discarded in order to prevent a decrease in performance. . Moreover, in patent document 2, the electrode group wound by flat shape is assumed. Therefore, even if the technique disclosed in Patent Document 1 and the technique disclosed in Patent Document 2 are combined, a flat electrode layer (positive electrode layer / negative electrode layer) and a flat solid electrolyte layer are laminated. It has been difficult to reduce the defective shape of the electrode body.

そこで本発明は、形状不良が抑制された電極体を備える固体電池を製造することが可能な、固体電池の製造方法を提供することを課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide the manufacturing method of a solid battery which can manufacture a solid battery provided with the electrode body by which the shape defect was suppressed.

本発明者らは、鋭意検討の結果、複数の電極体を封止材に収容してから等方圧加圧を行う過程を経て固体電池を作製することにより、電極体の形状不良を低減して固体電池の平面度を確保することが可能になることを知見した。本発明は、当該知見に基づいて完成させた。   As a result of intensive studies, the inventors reduced the shape defect of the electrode body by producing a solid battery through a process of isostatic pressure pressurization after accommodating a plurality of electrode bodies in a sealing material. It was found that the flatness of the solid battery can be secured. The present invention has been completed based on this finding.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明は、平らな正極層及び平らな負極層を作製する電極層作製工程と、平らな固体電解質層を作製する固体電解質層作製工程と、積層された、平らな正極層及び平らな負極層並びにこれらの間に配置された平らな固体電解質層を有する複数の電極体、を具備する積層体を作製する積層体作製工程と、積層体を封止材に収容して密封する密封工程と、密封された積層体を等方圧加圧する等方圧加圧工程と、を有する、固体電池の製造方法である。
In order to solve the above problems, the present invention takes the following means. That is,
The present invention relates to an electrode layer preparation step for producing a flat positive electrode layer and a flat negative electrode layer, a solid electrolyte layer preparation step for producing a flat solid electrolyte layer, and a laminated flat positive electrode layer and flat negative electrode layer. And a laminate manufacturing step for producing a laminate comprising a plurality of electrode bodies each having a flat solid electrolyte layer disposed between them, and a sealing step for accommodating the laminate in a sealing material and sealing the laminate, And an isotropic pressure pressurizing step of isostatically pressurizing the sealed laminated body.

ここに、本発明において、「等方圧加圧」には、冷間等方圧加圧(CIP)、及び、温間等方圧加圧(WIP)が含まれる。積層された複数の電極体を含む積層体を封止材に収容して密封してから等方圧加圧することにより、正極層や負極層の形状不良を低減することが可能になるので、形状不良が抑制された電極体を備える固体電池を製造することが可能になる。   Here, in the present invention, “isotropic pressure pressurization” includes cold isostatic pressurization (CIP) and warm isostatic pressurization (WIP). Since it is possible to reduce the shape defect of the positive electrode layer and the negative electrode layer by accommodating a laminated body including a plurality of laminated electrode bodies in a sealing material and sealing and then applying isotropic pressure, It becomes possible to manufacture a solid battery including an electrode body in which defects are suppressed.

また、上記本発明において、等方圧加圧が冷間等方圧加圧であっても良い。かかる形態とすることにより、製造コストを低減しつつ、形状不良が抑制された電極体を備える固体電池を製造することが可能になる。   In the present invention, the isotropic pressure may be cold isotropic pressure. By setting it as this form, it becomes possible to manufacture a solid battery provided with the electrode body by which the shape defect was suppressed, reducing manufacturing cost.

本発明によれば、形状不良が抑制された電極体を備える固体電池を製造することが可能な、固体電池の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of a solid battery which can manufacture a solid battery provided with the electrode body by which the shape defect was suppressed can be provided.

第1実施形態にかかる本発明の固体電池の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the solid battery of the present invention concerning a 1st embodiment. 第1実施形態にかかる等方圧加圧工程を説明する図である。It is a figure explaining the isotropic pressure pressurization process concerning 1st Embodiment. 従来の等方圧加圧工程開始時の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode at the time of the conventional isotropic pressure pressurization process start. 従来の等方圧加圧工程終了後の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode after the end of the conventional isotropic pressure pressurization process. 第2実施形態にかかる本発明の固体電池の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the solid battery of the present invention concerning a 2nd embodiment. 第2実施形態にかかる等方圧加圧工程を説明する図である。It is a figure explaining the isotropic pressure pressurization process concerning 2nd Embodiment. 実施例の固体電池を正面から見た様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the solid battery of the Example was seen from the front. 実施例の固体電池を側面から見た様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the solid battery of the Example was seen from the side surface. 比較例の固体電池を正面から見た様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the solid battery of the comparative example was seen from the front. 比較例の固体電池を斜めから見た様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the solid battery of the comparative example was seen from diagonally.

以下、図面を参照しつつ、本発明について説明する。以下の図面では、繰り返される符号の一部を省略することがある。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されない。   The present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, some of the repeated symbols may be omitted. In addition, the form shown below is an illustration of this invention and this invention is not limited to the form shown below.

図1は、第1実施形態にかかる本発明の固体電池の製造方法(以下において、「第1実施形態の製造方法」という。)を説明する図である。図1に示した第1実施形態の製造方法は、電極層作製工程(S11)と、固体電解質層作製工程(S12)と、積層体作製工程(S13)と、封止工程(S14)と、密封工程(S15)と、等方圧加圧工程(S16)と、を有している。   FIG. 1 is a view for explaining a method of manufacturing a solid state battery according to the first embodiment (hereinafter referred to as “the manufacturing method of the first embodiment”). The manufacturing method of the first embodiment shown in FIG. 1 includes an electrode layer manufacturing step (S11), a solid electrolyte layer manufacturing step (S12), a laminate manufacturing step (S13), a sealing step (S14), It has a sealing process (S15) and an isotropic pressure pressurizing process (S16).

電極層作製工程(以下において、「S11」ということがある。)は、平らな正極層及び平らな負極層を作製する工程である。S11は、平らな正極層及び平らな負極層を作製可能であれば、その形態は特に限定されない。S11において、後述する積層体の積層方向一端側に配置される平らな正極層は、例えば、正極活物質及び固体電解質を含むスラリー状の正極組成物を平らな集電体の一方の表面に塗布し乾燥する過程を経て、作製することができる。また、後述する積層体の積層方向他端側に配置される平らな負極層は、例えば、少なくとも負極活物質を含むスラリー状の負極組成物を平らな集電体の一方の表面に塗布し乾燥する過程を経て、作製することができる。このほか、後述する積層体の積層方向一端側の端面や他端側の端面との間に、他の電極層(正極層及び/又は負極層)が介在する位置に配置される正極層及び負極層は、例えば、負極層が作製されない側の集電体の表面にスラリー状の正極組成物を塗布し乾燥する過程を経て正極層を作製し、正極層が作製されない側の集電体の表面にスラリー状の負極組成物を塗布し乾燥する過程を経て負極層を作製する(集電体の一方の表面に正極層をその反対側の表面に負極層を作製する)ことができる。   The electrode layer manufacturing step (hereinafter sometimes referred to as “S11”) is a step of manufacturing a flat positive electrode layer and a flat negative electrode layer. The form of S11 is not particularly limited as long as a flat positive electrode layer and a flat negative electrode layer can be produced. In S11, the flat positive electrode layer disposed on one end side in the stacking direction of the laminate described later is applied, for example, with a slurry-like positive electrode composition containing a positive electrode active material and a solid electrolyte on one surface of the flat current collector. It can be manufactured through a process of drying. In addition, the flat negative electrode layer disposed on the other end side in the stacking direction of the laminate described later is applied, for example, by applying a slurry-like negative electrode composition containing at least a negative electrode active material on one surface of the flat current collector It can be manufactured through the process of. In addition, a positive electrode layer and a negative electrode that are disposed at a position where another electrode layer (positive electrode layer and / or negative electrode layer) is interposed between an end surface on one end side in the stacking direction and an end surface on the other end side of the laminate described later. For example, the layer is prepared by applying a slurry-like positive electrode composition to the surface of the current collector on which the negative electrode layer is not formed and drying, and then preparing the positive electrode layer on the surface of the current collector on which the positive electrode layer is not formed. A negative electrode layer can be prepared through a process of applying and drying a slurry-like negative electrode composition (preparing a positive electrode layer on one surface of a current collector and a negative electrode layer on the opposite surface).

固体電解質層作製工程(以下において、「S12」ということがある。)は、平らな固体電解質層を作製する工程である。S12は、平らな固体電解質層を作製可能であれば、その形態は特に限定されない。S12は、例えば、S11で作製した平らな正極層及び/又は平らな負極層の表面に、固体電解質を含むスラリー状の固体電解質組成物を塗布し乾燥する過程を経て、作製することができる。   The solid electrolyte layer manufacturing step (hereinafter, sometimes referred to as “S12”) is a step of manufacturing a flat solid electrolyte layer. The form of S12 is not particularly limited as long as a flat solid electrolyte layer can be produced. S12 can be produced, for example, through a process of applying and drying a slurry-like solid electrolyte composition containing a solid electrolyte on the surface of the flat positive electrode layer and / or flat negative electrode layer produced in S11.

積層体作製工程(以下において、「S13」ということがある。)は、積層された複数の電極体を具備する積層体を作製する工程である。S13は、例えば、集電体の一方の表面に負極層が形成され且つこの負極層の表面に固体電解質層が形成されている負極構造体の上面へ、集電体の下面に正極層が上面に負極層が形成され且つ負極層の上面に固体電解質層が形成されている1又は2以上の構造体を積層した後、最上面に配置されている構造体の上面へ、集電体の下面に正極層が形成されている正極構造体を積層することにより、積層体を作製する工程、とすることができる。   The laminate manufacturing step (hereinafter, also referred to as “S13”) is a step of manufacturing a laminate including a plurality of stacked electrode bodies. In S13, for example, the negative electrode layer is formed on one surface of the current collector and the solid electrolyte layer is formed on the surface of the negative electrode layer, and the positive electrode layer is disposed on the lower surface of the current collector. After laminating one or more structures having a negative electrode layer formed thereon and a solid electrolyte layer formed on the upper surface of the negative electrode layer, the lower surface of the current collector is transferred to the upper surface of the structure disposed on the uppermost surface. By laminating a positive electrode structure having a positive electrode layer formed thereon, a step of producing a laminate can be obtained.

封止工程(以下において、「S14」ということがある。)は、S13で作製した積層体をラミネートフィルム内に収容し、減圧しながら密封する工程である。S14は、例えば、S13で作製した積層体をラミネートフィルム内に収容した後、真空包装機を用いてラミネートフィルム内の圧力を10kPa程度にまで減圧して密封する工程、とすることができる。   The sealing step (hereinafter, sometimes referred to as “S14”) is a step in which the laminate produced in S13 is accommodated in a laminate film and sealed while being decompressed. For example, S14 can be a step of sealing the laminate produced in S13 in a laminate film and then reducing the pressure in the laminate film to about 10 kPa using a vacuum packaging machine.

密封工程(以下において、「S15」ということがある。)は、S14で密封された積層体を耐水性の封止材に収容し、減圧しながら密封する工程である。S15は、例えば、S14で作製した積層体を耐水フィルム内に収容した後、脱気包装機を用いて耐水フィルム内の圧力を90kPa程度にまで減圧して密封する工程、とすることができる。   The sealing step (hereinafter, sometimes referred to as “S15”) is a step in which the laminate sealed in S14 is accommodated in a water-resistant sealing material and sealed while reducing pressure. For example, S15 may be a step of sealing the laminate produced in S14 in a water-resistant film and then reducing the pressure in the water-resistant film to about 90 kPa using a degassing packaging machine.

等方圧加圧工程(以下において、「S16」ということがある。)は、S15で封止材内に密封された積層体を容器に入れ、封止材と容器との間に流体を充填した後、所定の圧力を付与することにより、積層体を等方圧加圧する工程である。S16は、例えば、S15で封止材内に密封された積層体を鉄製の容器に入れ、封止材と鉄製容器との間に水を入れた後、室温で400MPaの圧力を付与することにより、積層体を冷間等方圧加圧(CIP)する工程、とすることができる。図2に、S16の形態例を示す。図2に示したように、容器5の中に耐水性の封止材3及び水4が収容されている。封止材3の中にはラミネートフィルム2が配置されており、このラミネートフィルム2の中に積層体1が配置されている。図2に示したS16では、封止材3及びラミネートフィルム2に密封された積層体1を容器5に入れ、封止材3と容器5との間に水4を充填した後、容器5の蓋5xを閉め、蓋5xを介して圧力を付与することにより、積層体1を等方圧加圧する。   In the isotropic pressure pressurization step (hereinafter sometimes referred to as “S16”), the laminate sealed in the sealing material in S15 is placed in a container, and a fluid is filled between the sealing material and the container. After that, it is a step of applying isotropic pressure to the laminated body by applying a predetermined pressure. S16 is, for example, by putting the laminated body sealed in the sealing material in S15 into an iron container, putting water between the sealing material and the iron container, and then applying a pressure of 400 MPa at room temperature. And a step of cold isostatic pressing (CIP) of the laminate. FIG. 2 shows a configuration example of S16. As shown in FIG. 2, a water-resistant sealing material 3 and water 4 are accommodated in the container 5. A laminate film 2 is disposed in the sealing material 3, and the laminate 1 is disposed in the laminate film 2. In S <b> 16 shown in FIG. 2, the laminated body 1 sealed with the sealing material 3 and the laminate film 2 is put in the container 5, and water 4 is filled between the sealing material 3 and the container 5, The laminated body 1 is isotropically pressurized by closing the lid 5x and applying pressure through the lid 5x.

図3A及び図3Bは、封止材に収容された単一の電極体及びこれに接続された集電体(電池セル)を、等方圧加圧した場合の様子を説明する図である。図3Aは等方圧加圧開始時の様子を示す図であり、図3Bは等方圧加圧終了後の様子を示す図である。固体電池で用いられる正極活物質及び負極活物質は、圧力に対する変形量が異なり、一般に、負極層が正極層よりも多く伸びる。そのため、単一の電極体及びこれに接続された集電体を等方圧加圧すると、伸び率の大きい負極層側が多く伸び、等方圧加圧後の電極体にゆがみ(反り)が生じ、正極層及び負極層と固体電解質層との密着性が低下して固体電池の性能が低下する。電極の面積が大きくなるほど、正極層と負極層との伸びの差が大きくなるため、従来技術では、固体電池の電極の面積を大きくするほど、電極のゆがみ(反り)が増大していた。   3A and 3B are diagrams illustrating a state in which a single electrode body accommodated in a sealing material and a current collector (battery cell) connected thereto are pressurized with isotropic pressure. FIG. 3A is a diagram illustrating a state at the start of isotropic pressure pressurization, and FIG. 3B is a diagram illustrating a state after the end of isotropic pressure pressurization. A positive electrode active material and a negative electrode active material used in a solid state battery have different amounts of deformation with respect to pressure, and generally the negative electrode layer extends more than the positive electrode layer. Therefore, when an isotropic pressure is applied to a single electrode body and a current collector connected thereto, the negative electrode layer side having a large elongation rate is largely expanded, and the electrode body after the isotropic pressure application is distorted (warped). In addition, the adhesion between the positive electrode layer and the negative electrode layer and the solid electrolyte layer is lowered, and the performance of the solid battery is lowered. Since the difference in elongation between the positive electrode layer and the negative electrode layer increases as the area of the electrode increases, in the related art, the distortion (warpage) of the electrode increases as the area of the electrode of the solid battery increases.

これに対し、S11乃至S16を経て固体電池を製造する第1実施形態の製造方法では、積層された複数の電極体を封止材内に密封してから等方圧加圧を行う。積層された複数の電極体を等方圧加圧することにより、単一の電極体を等方圧加圧する場合と比較して、負極層の伸びが抑制されるので、電極体の形状不良を低減して固体電池の平面度を確保することが可能になる。したがって、第1実施形態の製造方法によれば、形状不良が抑制された電極体を備える固体電池を製造することが可能になる。また、電極体の形状不良を低減して固体電池の平面度を確保することにより、正極層及び負極層と固体電解質層との密着性を高めやすくなるので、固体電池の性能を向上させやすくなる。   On the other hand, in the manufacturing method of the first embodiment in which the solid battery is manufactured through S11 to S16, isotropic pressure is applied after sealing the stacked electrode bodies in the sealing material. By applying isotropic pressure to multiple stacked electrode bodies, the negative electrode layer is restrained from being stretched compared to the case where a single electrode body is isotropically pressurized. Thus, the flatness of the solid battery can be ensured. Therefore, according to the manufacturing method of 1st Embodiment, it becomes possible to manufacture a solid battery provided with the electrode body by which the shape defect was suppressed. Further, by reducing the shape defect of the electrode body and ensuring the flatness of the solid battery, it becomes easy to improve the adhesion between the positive electrode layer and the negative electrode layer and the solid electrolyte layer, and thus the performance of the solid battery is easily improved. .

本発明において、正極層に含有させる正極活物質としては、固体電池で使用可能な正極活物質を適宜用いることができる。そのような正極活物質としては、コバルト酸リチウム(LiCoO)やニッケル酸リチウム(LiNiO)等の層状活物質のほか、オリビン型リン酸鉄リチウム(LiFePO)等のオリビン型活物質や、スピネル型マンガン酸リチウム(LiMn)等のスピネル型活物質等を例示することができる。正極活物質の形状は、例えば粒子状や薄膜状等にすることができる。正極活物質の平均粒径(D50)は、例えば1nm以上100μm以下であることが好ましく、10nm以上30μm以下であることがより好ましい。また、正極層における正極活物質の含有量は、特に限定されないが、質量%で、例えば40%以上99%以下とすることが好ましい。 In the present invention, as the positive electrode active material contained in the positive electrode layer, a positive electrode active material that can be used in a solid battery can be appropriately used. As such a positive electrode active material, in addition to a layered active material such as lithium cobaltate (LiCoO 2 ) and lithium nickelate (LiNiO 2 ), an olivine type active material such as olivine type lithium iron phosphate (LiFePO 4 ), A spinel type active material such as spinel type lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) can be exemplified. The shape of the positive electrode active material can be, for example, particulate or thin film. The average particle size (D50) of the positive electrode active material is, for example, preferably from 1 nm to 100 μm, and more preferably from 10 nm to 30 μm. Further, the content of the positive electrode active material in the positive electrode layer is not particularly limited, but is preferably 40% or more and 99% or less in mass%, for example.

また、本発明では、固体電解質層のみならず、正極層や負極層にも、必要に応じて、固体電池に使用可能な公知の固体電解質を含有させることができる。そのような固体電解質としては、LiO−B−P、LiO−SiO等の酸化物系非晶質固体電解質、LiS−SiS、LiI−LiS−SiS、LiI−LiS−P、LiI−LiS−P、LiI−LiPO−P、LiS−P、LiPS等の硫化物系非晶質固体電解質のほか、LiI、LiN、LiLaTa12、LiLaZr12、LiBaLaTa12、LiPO(4−3/2w)(wはw<1)、Li3.6Si0.60.4等の結晶質酸化物・酸窒化物等を例示することができる。ただし、固体電池の性能を高めやすい固体電池用電極を製造可能な形態にする等の観点から、固体電解質は硫化物固体電解質を用いることが好ましい。 In the present invention, not only the solid electrolyte layer but also the positive electrode layer and the negative electrode layer can contain a known solid electrolyte that can be used in a solid battery, if necessary. Examples of such solid electrolytes include oxide-based amorphous solid electrolytes such as Li 2 O—B 2 O 3 —P 2 O 5 and Li 2 O—SiO 2 , Li 2 S—SiS 2 , LiI—Li 2. S-SiS 2, LiI-Li 2 S-P 2 S 5, LiI-Li 2 S-P 2 O 5, LiI-Li 3 PO 4 -P 2 S 5, Li 2 S-P 2 S 5, Li 3 in addition to the sulfide-based amorphous solid electrolyte of PS 4, etc., LiI, Li 3 N, Li 5 La 3 Ta 2 O 12, Li 7 La 3 Zr 2 O 12, Li 6 BaLa 2 Ta 2 O 12, Li 3 Examples thereof include crystalline oxides and oxynitrides such as PO (4-3 / 2w) N w (w is w <1) and Li 3.6 Si 0.6 P 0.4 O 4 . However, it is preferable to use a sulfide solid electrolyte as the solid electrolyte from the viewpoint of making a solid battery electrode that can easily improve the performance of the solid battery.

固体電解質として硫化物固体電解質を用いる場合、正極活物質と固体電解質との界面に高抵抗層が形成され難くすることにより、電池抵抗の増加を防止しやすい形態にする観点から、正極活物質は、イオン伝導性酸化物で被覆されていることが好ましい。正極活物質を被覆するリチウムイオン伝導性酸化物としては、例えば、一般式LiAO(Aは、B、C、Al、Si、P、S、Ti、Zr、Nb、Mo、Ta又はWであり、x及びyは正の数である。)で表される酸化物を挙げることができる。具体的には、LiBO、LiBO、LiCO、LiAlO、LiSiO、LiSiO、LiPO、LiSO、LiTiO、LiTi12、LiTi、LiZrO、LiNbO、LiMoO、LiWO等を例示することができる。また、リチウムイオン伝導性酸化物は、複合酸化物であっても良い。正極活物質を被覆する複合酸化物としては、上記リチウムイオン伝導性酸化物の任意の組み合わせを採用することができ、例えば、LiSiO−LiBO、LiSiO−LiPO等を挙げることができる。また、正極活物質の表面をイオン伝導性酸化物で被覆する場合、イオン伝導性酸化物は、正極活物質の少なくとも一部を被覆してれば良く、正極活物質の全面を被覆していても良い。また、正極活物質を被覆するイオン伝導性酸化物の厚さは、例えば、0.1nm以上100nm以下であることが好ましく、1nm以上20nm以下であることがより好ましい。なお、イオン伝導性酸化物の厚さは、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM)等を用いて測定することができる。 When a sulfide solid electrolyte is used as the solid electrolyte, the positive electrode active material is formed from the viewpoint of making it easy to prevent an increase in battery resistance by making it difficult to form a high resistance layer at the interface between the positive electrode active material and the solid electrolyte. It is preferable that it is coated with an ion conductive oxide. Examples of the lithium ion conductive oxide that coats the positive electrode active material include a general formula Li x AO y (A is B, C, Al, Si, P, S, Ti, Zr, Nb, Mo, Ta, or W). And x and y are positive numbers). Specifically, Li 3 BO 3 , LiBO 2 , Li 2 CO 3 , LiAlO 2 , Li 4 SiO 4 , Li 2 SiO 3 , Li 3 PO 4 , Li 2 SO 4 , Li 2 TiO 3 , Li 4 Ti 5 Examples include O 12 , Li 2 Ti 2 O 5 , Li 2 ZrO 3 , LiNbO 3 , Li 2 MoO 4 , Li 2 WO 4 and the like. The lithium ion conductive oxide may be a complex oxide. As the composite oxide covering the positive electrode active material, any combination of the above lithium ion conductive oxides can be employed. For example, Li 4 SiO 4 —Li 3 BO 3 , Li 4 SiO 4 —Li 3 PO 4 etc. can be mentioned. Further, when the surface of the positive electrode active material is coated with an ion conductive oxide, the ion conductive oxide only needs to cover at least a part of the positive electrode active material, and covers the entire surface of the positive electrode active material. Also good. In addition, the thickness of the ion conductive oxide covering the positive electrode active material is, for example, preferably from 0.1 nm to 100 nm, and more preferably from 1 nm to 20 nm. The thickness of the ion conductive oxide can be measured using, for example, a transmission electron microscope (TEM).

また、正極層は、リチウムイオン二次電池の正極層に含有させることが可能な公知のバインダーを用いて作製することができる。そのようなバインダーとしては、アクリロニトリルブタジエンゴム(ABR)、ブタジエンゴム(BR)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、スチレンブタジエンゴム(SBR)等を例示することができる。   Moreover, a positive electrode layer can be produced using the well-known binder which can be contained in the positive electrode layer of a lithium ion secondary battery. Examples of such a binder include acrylonitrile butadiene rubber (ABR), butadiene rubber (BR), polyvinylidene fluoride (PVdF), styrene butadiene rubber (SBR), and the like.

さらに、正極層には、導電性を向上させる導電材が含有されていてもよい。正極層に含有させることが可能な導電材としては、気相成長炭素繊維、アセチレンブラック(AB)、ケッチェンブラック(KB)、カーボンナノチューブ(CNT)、カーボンナノファイバー(CNF)等の炭素材料のほか、固体電池の使用時の環境に耐えることが可能な金属材料を例示することができる。上記正極活物質、固体電解質、及び、バインダー等を液体に分散して調整したスラリー状の正極組成物を用いて正極層を作製する場合、使用可能な液体としてはヘプタン等を例示することができ、無極性溶媒を好ましく用いることができる。また、正極層の厚さは、例えば0.1μm以上1mm以下であることが好ましく、1μm以上100μm以下であることがより好ましい。また、固体電池の性能を高めやすくするために、正極層はプレスする過程を経て作製されることが好ましい。本発明において、正極層をプレスする際の圧力は100MPa程度とすることができる。   Furthermore, the positive electrode layer may contain a conductive material that improves conductivity. Examples of the conductive material that can be contained in the positive electrode layer include carbon materials such as vapor grown carbon fiber, acetylene black (AB), ketjen black (KB), carbon nanotube (CNT), and carbon nanofiber (CNF). In addition, a metal material that can withstand the environment when the solid battery is used can be exemplified. When producing a positive electrode layer using a slurry-like positive electrode composition prepared by dispersing the positive electrode active material, solid electrolyte, and binder in a liquid, heptane and the like can be exemplified as a usable liquid. A nonpolar solvent can be preferably used. Further, the thickness of the positive electrode layer is, for example, preferably from 0.1 μm to 1 mm, and more preferably from 1 μm to 100 μm. In order to easily improve the performance of the solid state battery, the positive electrode layer is preferably produced through a pressing process. In the present invention, the pressure when pressing the positive electrode layer can be about 100 MPa.

また、負極層に含有させる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な公知の負極活物質を適宜用いることができる。そのような負極活物質としては、例えば、カーボン活物質、酸化物活物質、及び、金属活物質等を挙げることができる。カーボン活物質は、炭素を含有していれば特に限定されず、例えばメソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、高配向性グラファイト(HOPG)、ハードカーボン、ソフトカーボン等を挙げることができる。酸化物活物質としては、例えばNb、LiTi12、SiO等を挙げることができる。金属活物質としては、例えばIn、Al、Si、及び、Sn等を挙げることができる。また、負極活物質として、リチウム含有金属活物質を用いても良い。リチウム含有金属活物質としては、少なくともLiを含有する活物質であれば特に限定されず、Li金属であっても良く、Li合金であっても良い。Li合金としては、例えば、Liと、In、Al、Si、及び、Snの少なくとも一種とを含有する合金を挙げることができる。負極活物質の形状は、例えば粒子状、薄膜状等にすることができる。負極活物質の平均粒径(D50)は、例えば1nm以上100μm以下であることが好ましく、10nm以上30μm以下であることがより好ましい。また、負極層における負極活物質の含有量は、特に限定されないが、質量%で、例えば40%以上99%以下とすることが好ましい。 Moreover, as a negative electrode active material contained in a negative electrode layer, the well-known negative electrode active material which can occlude / release lithium ion can be used suitably. Examples of such a negative electrode active material include a carbon active material, an oxide active material, and a metal active material. The carbon active material is not particularly limited as long as it contains carbon, and examples thereof include mesocarbon microbeads (MCMB), highly oriented graphite (HOPG), hard carbon, and soft carbon. Examples of the oxide active material include Nb 2 O 5 , Li 4 Ti 5 O 12 , and SiO. Examples of the metal active material include In, Al, Si, and Sn. Further, a lithium-containing metal active material may be used as the negative electrode active material. The lithium-containing metal active material is not particularly limited as long as it is an active material containing at least Li, and may be Li metal or Li alloy. Examples of the Li alloy include an alloy containing Li and at least one of In, Al, Si, and Sn. The shape of the negative electrode active material can be, for example, particulate or thin film. The average particle diameter (D50) of the negative electrode active material is, for example, preferably from 1 nm to 100 μm, and more preferably from 10 nm to 30 μm. In addition, the content of the negative electrode active material in the negative electrode layer is not particularly limited, but is preferably 40% or more and 99% or less in mass%, for example.

さらに、負極層には、負極活物質や固体電解質を結着させるバインダーや導電性を向上させる導電材が含有されていても良い。負極層に含有させることが可能なバインダーや導電材としては、正極層に含有させることが可能な上記バインダーや導電材等を例示することができる。また、液体に上記負極活物質等を分散して調整したスラリー状の負極組成物を用いて負極層を作製する場合、負極活物質等を分散させる液体としては、ヘプタン等を例示することができ、無極性溶媒を好ましく用いることができる。また、負極層の厚さは、例えば0.1μm以上1mm以下であることが好ましく、1μm以上100μm以下であることがより好ましい。また、固体電池の性能を高めやすくするために、負極層はプレスする過程を経て作製されることが好ましい。本発明において、負極層をプレスする際の圧力は200MPa以上とすることが好ましく、400MPa程度とすることより好ましい。   Further, the negative electrode layer may contain a binder for binding the negative electrode active material and the solid electrolyte, and a conductive material for improving conductivity. Examples of the binder and conductive material that can be contained in the negative electrode layer include the binder and conductive material that can be contained in the positive electrode layer. Further, when a negative electrode layer is prepared using a slurry-like negative electrode composition prepared by dispersing the negative electrode active material or the like in a liquid, heptane or the like can be exemplified as the liquid in which the negative electrode active material or the like is dispersed. A nonpolar solvent can be preferably used. Further, the thickness of the negative electrode layer is, for example, preferably from 0.1 μm to 1 mm, and more preferably from 1 μm to 100 μm. In order to easily improve the performance of the solid state battery, the negative electrode layer is preferably manufactured through a pressing process. In the present invention, the pressure when pressing the negative electrode layer is preferably 200 MPa or more, more preferably about 400 MPa.

また、固体電解質層に含有させる固体電解質としては、固体電池に使用可能な公知の固体電解質を適宜用いることができる。そのような固体電解質としては、正極層や負極層に含有させることが可能な上記固体電解質等を例示することができる。このほか、固体電解質層には、可塑性を発現させる等の観点から、固体電解質同士を結着させるバインダーを含有させることができる。そのようなバインダーとしては、正極層に含有させることが可能な上記バインダー等を例示することができる。ただし、高出力化を図りやすくするために、固体電解質の過度の凝集を防止し且つ均一に分散された固体電解質を有する固体電解質層を形成可能にする等の観点から、固体電解質層に含有させるバインダーは5質量%以下とすることが好ましい。また、液体に上記固体電解質等を分散して調整したスラリー状の固体電解質組成物を正極層や負極層等に塗布する過程を経て固体電解質層を作製する場合、固体電解質等を分散させる液体としては、ヘプタン等を例示することができ、無極性溶媒を好ましく用いることができる。固体電解質層における固体電解質材料の含有量は、質量%で、例えば60%以上、中でも70%以上、特に80%以上であることが好ましい。固体電解質層の厚さは、電池の構成によって大きく異なるが、例えば、0.1μm以上1mm以下であることが好ましく、1μm以上100μm以下であることがより好ましい。   Moreover, as a solid electrolyte contained in the solid electrolyte layer, a known solid electrolyte that can be used in a solid battery can be appropriately used. Examples of such a solid electrolyte include the solid electrolyte that can be contained in the positive electrode layer and the negative electrode layer. In addition, the solid electrolyte layer can contain a binder that binds the solid electrolytes from the viewpoint of developing plasticity. As such a binder, the said binder etc. which can be contained in a positive electrode layer can be illustrated. However, in order to facilitate high output, it is included in the solid electrolyte layer from the viewpoint of preventing excessive aggregation of the solid electrolyte and enabling the formation of a solid electrolyte layer having a uniformly dispersed solid electrolyte. The binder is preferably 5% by mass or less. In addition, when producing a solid electrolyte layer through a process of applying a slurry-like solid electrolyte composition prepared by dispersing the solid electrolyte or the like in a liquid to the positive electrode layer or the negative electrode layer, the liquid for dispersing the solid electrolyte or the like Can be exemplified by heptane and the like, and a nonpolar solvent can be preferably used. The content of the solid electrolyte material in the solid electrolyte layer is mass%, for example, preferably 60% or more, more preferably 70% or more, and particularly preferably 80% or more. The thickness of the solid electrolyte layer varies greatly depending on the configuration of the battery. For example, the thickness is preferably 0.1 μm or more and 1 mm or less, and more preferably 1 μm or more and 100 μm or less.

また、正極層や負極層に接続される集電体は、固体電池の集電体として使用可能な公知の金属を用いることができる。そのような金属としては、Cu、Ni、Al、V、Au、Pt、Mg、Fe、Ti、Co、Cr、Zn、Ge、Inからなる群から選択される一又は二以上の元素を含む金属材料を例示することができる。   Moreover, the well-known metal which can be used as a collector of a solid battery can be used for the collector connected to a positive electrode layer or a negative electrode layer. As such a metal, a metal containing one or more elements selected from the group consisting of Cu, Ni, Al, V, Au, Pt, Mg, Fe, Ti, Co, Cr, Zn, Ge, and In. Materials can be exemplified.

また、電極体(上記第1実施形態の製造方法では積層体)を包むラミネートフィルムとしては、固体電池で使用可能な公知のラミネートフィルムを用いることができる。そのようなラミネートフィルムとしては、樹脂製のラミネートフィルムや、樹脂製のラミネートフィルムに金属を蒸着させたフィルム等を例示することができる。   Moreover, as a laminated film which wraps an electrode body (laminated body in the manufacturing method of the said 1st Embodiment), the well-known laminated film which can be used with a solid battery can be used. Examples of such a laminate film include a resin laminate film, a film obtained by depositing a metal on a resin laminate film, and the like.

また、密封工程で用いる耐水性の封止材としては、等方圧加圧時に流体の侵入を防止可能な公知の封止材を適宜用いることができる。そのような封止材としては、耐水性及び耐圧性を有する樹脂製のラミネートフィルムや、そのような樹脂製のラミネートフィルムに金属を蒸着させたフィルム等を例示することができる。   Moreover, as a water-resistant sealing material used at a sealing process, the well-known sealing material which can prevent the penetration | invasion of a fluid at the time of isotropic pressure pressurization can be used suitably. Examples of such a sealing material include a resin-made laminate film having water resistance and pressure resistance, and a film obtained by vapor-depositing a metal on such a resin-made laminate film.

図4は、第2実施形態にかかる本発明の固体電池の製造方法(以下において、「第2実施形態の製造方法」という。)を説明する図である。図4に示した第2実施形態の製造方法は、電極層作製工程(S21)と、固体電解質層作製工程(S22)と、封止工程(S23)と、積層体作製工程(S24)と、密封工程(S25)と、等方圧加圧工程(S26)と、を有している。   FIG. 4 is a diagram for explaining a method for manufacturing a solid state battery according to the second embodiment (hereinafter referred to as “method for manufacturing the second embodiment”). The manufacturing method of the second embodiment shown in FIG. 4 includes an electrode layer manufacturing step (S21), a solid electrolyte layer manufacturing step (S22), a sealing step (S23), a laminate manufacturing step (S24), It has a sealing process (S25) and an isotropic pressure pressurizing process (S26).

電極層作製工程(以下において、「S21」ということがある。)は、平らな正極層及び平らな負極層を作製する工程である。S21は、平らな正極層及び平らな負極層を作製可能であれば、その形態は特に限定されない。S21は上記S11と同様の工程であるため、ここでは説明を省略する。   The electrode layer manufacturing step (hereinafter sometimes referred to as “S21”) is a step of manufacturing a flat positive electrode layer and a flat negative electrode layer. The form of S21 is not particularly limited as long as a flat positive electrode layer and a flat negative electrode layer can be produced. Since S21 is the same process as S11, description thereof is omitted here.

固体電解質層作製工程(以下において、「S22」ということがある。)は、平らな固体電解質層を作製する工程である。S22は、平らな固体電解質層を作製可能であれば、その形態は特に限定されない。S22は上記S12と同様の工程であるため、ここでは説明を省略する。   The solid electrolyte layer manufacturing step (hereinafter, also referred to as “S22”) is a step of manufacturing a flat solid electrolyte layer. The form of S22 is not particularly limited as long as a flat solid electrolyte layer can be produced. Since S22 is the same process as S12, description thereof is omitted here.

封止工程(以下において、「S23」ということがある。)は、集電体に接続された平らな正極層及び平らな負極層、並びに、これらの間に配置された平らな固体電解質層を有する電極体を作製して、この電極体をラミネートフィルム内に収容し、減圧しながら密封する工程である。S23は、例えば、電極体をラミネートフィルム内に収容した後、真空包装機を用いてラミネートフィルム内の圧力を10kPa程度にまで減圧して密封する工程、とすることができる。   The sealing step (hereinafter sometimes referred to as “S23”) includes a flat positive electrode layer and a flat negative electrode layer connected to the current collector, and a flat solid electrolyte layer disposed therebetween. In this step, the electrode body is prepared, the electrode body is accommodated in a laminate film, and sealed under reduced pressure. For example, S23 can be a step of sealing the electrode body in the laminate film and then reducing the pressure in the laminate film to about 10 kPa using a vacuum packaging machine.

積層体作製工程(以下において、「S24」ということがある。)は、S23で作製した、電極体を密封したラミネートフィルムを複数個積層して、積層された複数の電極体を具備する積層体を作製する工程である。   In the laminate manufacturing step (hereinafter, sometimes referred to as “S24”), a laminate having a plurality of stacked electrode bodies, in which a plurality of laminate films prepared in S23 are sealed. It is a process of producing.

密封工程(以下において、「S25」ということがある。)は、S24で作製した積層体を耐水性の封止材に収容し、減圧しながら密封する工程である。S25は、例えば、S24で作製した積層体を耐水フィルム内に収容した後、脱気包装機を用いて耐水フィルム内の圧力を90kPa程度にまで減圧して密封する工程、とすることができる。   The sealing step (hereinafter, sometimes referred to as “S25”) is a step in which the laminate produced in S24 is housed in a water-resistant sealing material and sealed while reducing pressure. For example, S25 can be a step of sealing the laminate produced in S24 in a water-resistant film and then reducing the pressure in the water-resistant film to about 90 kPa using a degassing packaging machine.

等方圧加圧工程(以下において、「S26」ということがある。)は、S25で封止材内に密封された積層体を容器に入れ、封止材と容器との間に流体を充填した後、所定の圧力を付与することにより、積層体を等方圧加圧する工程である。S26は、例えば、S25で封止材内に密封された積層体を鉄製の容器に入れ、封止材と鉄製容器との間に水を入れた後、室温で400MPaの圧力を付与することにより、積層体を冷間等方圧加圧(CIP)する工程、とすることができる。図5に、S26の形態例を示す。図5に示したように、容器5の中に耐水性の封止材3及び水4が収容されている。封止材3の中には積層体6が配置されており、積層体6は、積層されたラミネートフィルム7、7、…を有している。ラミネートフィルム7には、電極体8及びこれに接続された集電体が配置されている。図5に示したS26では、電極体8等を密封したラミネートフィルム7、7、…及び封止材3を容器5に入れ、封止材3と容器5との間に水4を充填した後、容器5の蓋5xを閉め、蓋5xを介して圧力を付与することにより、積層体6を等方圧加圧する。   In the isotropic pressure pressurization step (hereinafter sometimes referred to as “S26”), the laminate sealed in the sealing material in S25 is placed in a container, and a fluid is filled between the sealing material and the container. After that, it is a step of applying isotropic pressure to the laminated body by applying a predetermined pressure. S26 is, for example, by putting the laminate sealed in the sealing material in S25 into an iron container, putting water between the sealing material and the iron container, and then applying a pressure of 400 MPa at room temperature. And a step of cold isostatic pressing (CIP) of the laminate. FIG. 5 shows a configuration example of S26. As shown in FIG. 5, a water-resistant sealing material 3 and water 4 are accommodated in the container 5. A laminated body 6 is disposed in the sealing material 3, and the laminated body 6 has laminated laminate films 7, 7. In the laminate film 7, an electrode body 8 and a current collector connected to the electrode body 8 are arranged. In S26 shown in FIG. 5, after laminating films 7, 7,... And sealing material 3 in which the electrode body 8 and the like are sealed are put in the container 5 and water 4 is filled between the sealing material 3 and the container 5. Then, the lid 5x of the container 5 is closed, and pressure is applied through the lid 5x, whereby the laminate 6 is isotropically pressurized.

S21乃至S26を経て固体電池を製造する第2実施形態の製造方法においても、積層された複数の電極体を封止材内に密封してから等方圧加圧を行う。積層された複数の電極体を等方圧加圧することにより、単一の電極体を等方圧加圧する場合と比較して、負極層の伸びが抑制されるので、電極体の形状不良を低減して固体電池の平面度を確保することが可能になる。したがって、第2実施形態の製造方法によっても、形状不良が抑制された電極体を備える固体電池を製造することが可能になる。また、電極体の形状不良を低減して固体電池の平面度を確保することにより、正極層及び負極層と固体電解質層との密着性を高めやすくなるので、固体電池の性能を向上させやすくなる。   Also in the manufacturing method of the second embodiment in which the solid battery is manufactured through S21 to S26, isotropic pressure is applied after sealing the plurality of stacked electrode bodies in the sealing material. By applying isotropic pressure to multiple stacked electrode bodies, the negative electrode layer is restrained from being stretched compared to the case where a single electrode body is isotropically pressurized. Thus, the flatness of the solid battery can be ensured. Therefore, it is possible to manufacture a solid battery including an electrode body in which shape defects are suppressed by the manufacturing method of the second embodiment. Further, by reducing the shape defect of the electrode body and ensuring the flatness of the solid battery, it becomes easy to improve the adhesion between the positive electrode layer and the negative electrode layer and the solid electrolyte layer, and thus the performance of the solid battery is easily improved. .

本発明に関する上記説明では、固体電池がリチウムイオン二次電池である形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明によって製造される固体電池は、正極層と負極層との間を、リチウムイオン以外のイオンが移動する形態であっても良い。そのようなイオンとしては、ナトリウムイオンやカリウムイオン等を例示することができる。リチウムイオン以外のイオンが移動する形態とする場合、正極活物質、固体電解質、及び、負極活物質は、移動するイオンに応じて適宜選択すれば良い。   In the said description regarding this invention, although the form whose solid battery is a lithium ion secondary battery was illustrated, this invention is not limited to the said form. The solid battery produced by the present invention may be in a form in which ions other than lithium ions move between the positive electrode layer and the negative electrode layer. Examples of such ions include sodium ions and potassium ions. In the case where ions other than lithium ions move, the positive electrode active material, the solid electrolyte, and the negative electrode active material may be appropriately selected according to the moving ions.

第1実施形態の製造方法、及び、従来の製造方法で固体電池を作製した。第1実施形態の製造方法は、以下の条件で実施した。すなわち、集電体の表面に平らな正極層及び平らな負極層を作製し、さらに、平らな固体電解質層を作製した後、これらを積層して、積層された2つの電極体を具備する積層体を作製した。次いで、これをラミネートフィルム内に収容した後、真空包装機を用いてラミネートフィルム内の圧力を10kPa程度にまで減圧して密封した。続いて、密封されたラミネートフィルムを耐水フィルム内に収容した後、脱気包装機を用いて耐水フィルム内の圧力を90kPa程度にまで減圧して密封した。その後、耐水フィルム及び水を容器に入れ、室温で400MPaの圧力を付与することにより、積層体を冷間等方圧加圧(CIP)した。こうして作製した実施例の固体電池を、図6及び図7に示す。図6は、実施例の固体電池の正面を写した写真であり、図7は、実施例の固体電池の側面を写した写真である。   A solid state battery was manufactured by the manufacturing method of the first embodiment and the conventional manufacturing method. The manufacturing method of the first embodiment was performed under the following conditions. That is, a flat positive electrode layer and a flat negative electrode layer are produced on the surface of the current collector, and further, a flat solid electrolyte layer is produced, and then these are laminated to form a laminate comprising two laminated electrode bodies. The body was made. Subsequently, after accommodating this in a laminate film, the pressure in the laminate film was reduced to about 10 kPa using a vacuum packaging machine and sealed. Subsequently, after the sealed laminate film was accommodated in the water resistant film, the pressure inside the water resistant film was reduced to about 90 kPa using a degassing packaging machine and sealed. Then, the water-resistant film and water were put into the container, and the laminated body was cold isostatically pressurized (CIP) by applying a pressure of 400 MPa at room temperature. The solid battery of the example produced in this way is shown in FIGS. FIG. 6 is a photograph showing the front of the solid battery of the example, and FIG. 7 is a photograph showing the side of the solid battery of the example.

一方、ラミネートフィルム内に、1つの電極体及びこれに接続した集電体(固体電池の単セル)を収容したほかは、上記実施例の固体電池と同様の工程により、比較例の固体電池を作製した。比較例の固体電池を図8及び図9に示す。図8は、比較例の固体電池の正面を写した写真であり、図9は、比較例の固体電池を斜めの方向から写した写真である。   On the other hand, the solid battery of the comparative example was manufactured by the same process as the solid battery of the above example except that one electrode body and a current collector (single cell of the solid battery) connected to the electrode body were accommodated in the laminate film. Produced. A solid battery of a comparative example is shown in FIGS. FIG. 8 is a photograph showing the front of the solid battery of the comparative example, and FIG. 9 is a photograph showing the solid battery of the comparative example from an oblique direction.

図8及び図9に示したように、比較例の固体電池は大きく歪んでいたが、図6及び図7に示したように、実施例の固体電池はほとんど歪まなかった。以上より、本発明によれば、形状不良が抑制された電極体を備える固体電池を製造可能であることが確認された。   As shown in FIGS. 8 and 9, the solid battery of the comparative example was largely distorted, but as shown in FIGS. 6 and 7, the solid battery of the example was hardly distorted. As mentioned above, according to this invention, it was confirmed that a solid battery provided with the electrode body by which the shape defect was suppressed can be manufactured.

1、6…積層体
2、7…ラミネートフィルム
3…封止材
4…水
5…容器
5x…蓋
8…電極体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 6 ... Laminated body 2, 7 ... Laminate film 3 ... Sealing material 4 ... Water 5 ... Container 5x ... Lid 8 ... Electrode body

Claims (2)

平らな正極層及び平らな負極層を作製する電極層作製工程と、
平らな固体電解質層を作製する固体電解質層作製工程と、
積層された、前記平らな正極層及び前記平らな負極層並びにこれらの間に配置された前記平らな固体電解質層を有する複数の電極体、を具備する積層体を作製する積層体作製工程と、
前記積層体を封止材に収容して密封する密封工程と、
密封された前記積層体を等方圧加圧する等方圧加圧工程と、
を有する、固体電池の製造方法。
An electrode layer production process for producing a flat positive electrode layer and a flat negative electrode layer;
A solid electrolyte layer production process for producing a flat solid electrolyte layer;
A laminated body producing step of producing a laminated body comprising a plurality of electrode bodies having the flat positive electrode layer and the flat negative electrode layer and the flat solid electrolyte layer disposed between the flat positive electrode layer and the flat positive electrode layer;
A sealing step of enclosing and sealing the laminate in a sealing material;
An isotropic pressure pressurizing step of applying isotropic pressure to the sealed laminate;
A method for producing a solid state battery.
前記等方圧加圧が冷間等方圧加圧である、請求項1に記載の固体電池の製造方法。 The method for producing a solid state battery according to claim 1, wherein the isotropic pressure is cold isotropic pressure.
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