JP2014102949A

JP2014102949A - 全固体電池及び全固体電池の製造方法

Info

Publication number: JP2014102949A
Application number: JP2012253535A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Iwano; 吉宏岩野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2014-06-05

Abstract

【課題】本発明は、インサート成形時に樹脂の回り込み不足を解消することができる、全固体電池及び全固体電池の製造方法を提供する。
【解決手段】正極材と負極材との間に固体電解質を配置してなる全固体電池素子１０を樹脂で被覆した全固体電池１において、全固体電池素子１０の表面に一定方向に延びる突条部１２が設けられ、全固体電池素子１０が樹脂層１４によって被覆されている、ことを特徴とする。このように構成すると、インサート成形時に、全固体電池素子１０の表面に設けられた突条部１２に沿って、注入された樹脂が流入するため、樹脂の回り込み不足を抑制することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、全固体電池及び全固体電池の製造方法に関するものである。

従来、特開２０００−１０６１５４号公報に記載されるように、固体である電池素子を樹脂で被覆した全固体電池が知られている。この全固体電池は、インサート成形により樹脂層を形成している。

特開２０００−１０６１５４号公報

しかしながら、このような全固体電池において、インサート成形における樹脂の射出圧によって、電池素子が損傷するおそれがある。一方、電池素子への衝撃を抑えようとすると、樹脂の射出が不十分となり、インサート成形時に樹脂の回り込み不足が生じるおそれがある。このため、剛性が保たれた電池を効率良く生産することは困難であった。

そこで、本発明は、インサート成形時に樹脂による電池素子への損傷を抑制することができ、さらに、樹脂の回り込み不足を解消することができる、全固体電池及び全固体電池の製造方法を提供することを目的とする。

すなわち、本発明に係る全固体電池は、正極材と負極材との間に固体電解質を配置してなる全固体電池素子を樹脂で被覆した全固体電池において、全固体電池素子の表面に一定方向に延びる突条部が設けられ、全固体電池素子が樹脂層によって被覆されて構成されている。

本発明の全固体電池によれば、製造時に樹脂層を射出成形する場合に、溶融した樹脂が全固体電池素子の表面に設けられた突条部に沿って、全固体電池素子の表面を円滑に流入する。このため、流入させられた樹脂が、全固体電池素子の表面全体を効率良く拡散し、全固体電池素子を被覆するため、回り込み不足となることを抑制することができる。さらに、全固体電池素子の表面には突条部が設けられているため、全固体電池素子の耐衝撃性が向上する。また、全固体電池素子において、突条部が延在する方向の強度が向上する。このため、インサート成形時において、樹脂の射出圧による全固体電池素子の損傷が抑制される。このため、全固体電池素子の剛性を高められ、全固体電池素子を被覆する樹脂層を超薄肉化することができる。よって、全固体電池の密閉性及び耐久性を保ちつつ、全固体電池をコンパクト化することができ、全固体電池を軽量化することが可能となる。さらに、全固体電池を製造する部品数を少なくすることが可能となり、また、全固体電池を製造する工程数を少なくすることが可能となるため、全固体電池の製造のコストを低下することができる。

この場合、全固体電池の突条部は、インサート成形時に注入される樹脂の注入方向に沿って設けられていてもよい。また、全固体電池の突条部は、同一方向に向けて、全固体電池素子の表面に複数設けられていてもよい。

このように構成することにより、全固体電池素子に対して溶融した樹脂が流入させられると、溶融した樹脂は、全固体電池素子の表面に設けられた突条部に沿って、より効率的に、全固体電池素子の表面を円滑に流入する。このため、流入させられた樹脂が全固体電池素子に対して回り込み不足となることをより一層抑制することができる。

この場合、全固体電池の突条部は、全固体電池素子の積層方向の表面に、アルミニウム素材又はアルミニウムを含む合金素材からなる棒状又は多角形柱状の部材が、表面上に一定方向に配置されていることを特徴としてもよい。

このように構成することにより、安価な電池でありながら全固体電池の性能を向上させつつ、コンパクト化することができる。

また、本発明に係る全固体電池の製造方法によれば、正極材と負極材との間に固体電解質を配置してなる全固体電池素子を樹脂で被覆した全固体電池の製造方法であって、全固体電池素子の表面に一定方向に伸びる突条部を設けることを特徴とする。

本発明の全固体電池の製造方法によれば、全固体電池素子に対して溶融した樹脂が流入させられると、溶融した樹脂は、全固体電池素子の表面に設けられた突条部に沿って、全固体電池素子の表面を円滑に流入する。このため、流入させられた樹脂が回り込み不足となることを抑制することができる。

この場合、突条部の形成されている方向に沿って樹脂を注入することを特徴としてもよい。

このように構成することにより、全固体電池素子に対して溶融した樹脂を流入すると、溶融した樹脂が、全固体電池素子の表面に設けられた突条部に沿って、より効率的に、全固体電池素子の表面を円滑に流入する。このため、流入させられた樹脂が回り込み不足となることをより一層抑制することができる。

本発明によれば、インサート成形時に樹脂による電池素子への損傷を抑制することができ、さらに、樹脂の回り込み不足を解消することができる、全固体電池及び全固体電池の製造方法を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る全固体電池の正面図である。図１のII-II線に沿った断面図である。図１のIII-III線に沿った断面図である。図１のIV-IV線に沿った断面図である。本実施形態の全固体電池と他の電池とについて性能の比較を表した図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について具体的に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

図１は、全固体電池１の正面図である。図１に示すように、全固体電池１は、全固体電池素子１０、突条部１２、樹脂層１４、を備えて構成される。

全固体電池素子１０は、正極材と負極材との間に固体電解質が配置されて形成されており、薄い平板状に形成されている。全固体電池素子１０は、細長い平板上の電極部１０ａが互いに離間して平行に形成されている。

突条部１２は、全固体電池素子１０の表面に一定方向に延びるように設けられている。本実施形態では、図１から図４に示すように、複数の突条部が形成されている場合を説明する。複数の突条部１２ａ〜１２ｄは、同一方向に向けて、全固体電池素子１０の表面に設けられている。突条部１２ａ〜１２ｄは、インサート成形時に注入される樹脂の注入方向に向かって設けてあってもよい。さらに、突条部１２ａ〜１２ｄのうち、全固体電池素子１０の端部に近い位置に配置される突条部１２ｃ、１２ｄの長さは、他の突条部１２ａ、１２ｂの長さより短くてもよい。

また、突条部１２は、全固体電池素子１０の積層方向の表面上に、棒状又は多角形柱状の部材が、一定方向に配置されていてもよい。さらに、突条部１２を形成する棒状又は多角形柱状の部材は、アルミニウム素材又はアルミニウムを含む合金素材であってもよい。

また、全固体電池素子１０には、図４に示すように、全固体電池素子１０の積層方向の表面部材が、一定方向に延びるように加工された、突条部１２ａ〜１２ｈが形成されていてもよい。

樹脂層１４は、図１及び図２に示すように、全固体電池素子１０の電極部１０ａが樹脂層１４から突出するように、全固体電池素子１０の表面及び突条部１２の表面を被覆している。樹脂層１４を構成する樹脂は、熱可塑性樹脂が好ましく、より好ましくは、ポリプロピレン（ＰＰ）、ガラス繊維を含むポリプロピレン（ＰＰ＋ＧＦ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）であってもよい。

このように構成される全固体電池１においては、突条部１２は、インサート成形時における全固体電池素子１０の位置決め部材として利用することができる。例えば、インサート成形時に全固体電池素子１０を載置する載置台に、突条部１２と係合する溝が形成されていている場合、全固体電池素子１０を載置する位置を容易に指定することが可能となる。このため、全固体電池素子１０に対してインサート成形を適切に行うことができる。

また、このように構成される全固体電池１において、突条部１２は、全固体電池素子１０を取り扱う際の掴み部材として利用することができる。例えば、全固体電池素子１０に備えられる突条部１２を把持することにより、全固体電池素子１０を搬送することが可能となる。

以下、図５を用いて、本実施形態の効果を説明すべく、全固体電池１と他の電池と性能について比較する。図５において、本実施形態は、全固体電池の樹脂インサート構造の欄に記した。

インサート成形時において、全固体電池素子１０に対して溶融した樹脂が流入されると、溶融した樹脂は、全固体電池素子１０の表面に設けられた突条部１２に沿って、全固体電池素子１０の表面を円滑に流入する。このため、樹脂の回り込み不足となることが抑制される。そして、全固体電池素子１０が電極部１０ａを除いて密閉されるため、全固体電池１の電池ケースは、十分な密閉性を有する。さらに、樹脂層１４は全固体電池素子１０表面に対して均等に形成されるため、全固体電池素子１０に加えられる圧力（面圧）は、略一定となる。

また、全固体電池素子１０の表面には突条部１２が設けられているため、全固体電池素子１０の耐衝撃性が向上する。全固体電池素子１０において、突条部１２が延在する方向の座屈強度が向上する。さらに、全固体電池素子１０の剛性が高まるため、インサート成形時において、全固体電池素子１０の樹脂の射出圧による損傷が抑制される。このため、全固体電池１の振動性は十分担保される。

さらに、全固体電池素子１０の剛性が高まるため、全固体電池素子１０を被覆する樹脂層１４を超薄肉化することが可能となる。このため、全固体電池１の密閉性及び耐久性を保ちつつ、全固体電池１をコンパクト化することができる。

また、樹脂層１４を薄肉化することにより、全固体電池１を軽量化することが可能となる。このため、全固体電池１を製造する部品数を少なくすることが可能となり、さらに、全固体電池１を製造する工程数を少なくすることが可能となるため、全固体電池１の製造のコストを低下できる。このため、従来の全固体電池の構造（ラミネート構造及びアルミ缶構造）からは得られない効果を奏することができる。

そして、突条部１２がアルミニウム素材等で形成された場合、全固体電池１をより安価な構成でコンパクト化することができる。このため、従来の全固体電池の製造方法よりもより一層低コストで全固体電池１を製造することができる。

上述した実施形態は、本発明に係る全固体電池１の一例を示すものであり、実施形態に係る全固体電池１に限られるものではなく、変形し、又は他のものに提供したものであってもよい。

１…全固体電池、１０…全固体電池素子、１０ａ…電極部、１２、１２ａ〜１２ｄ…突条部、１４…樹脂層。

Claims

正極材と負極材との間に固体電解質を配置してなる全固体電池素子を樹脂で被覆した全固体電池において、
前記全固体電池素子の表面に一定方向に延びる突条部が設けられ、
前記全固体電池素子が樹脂層によって被覆されている、
ことを特徴とする、全固体電池。
前記突条部は、インサート成形時に注入される前記樹脂の注入方向に沿って設けられている、
ことを特徴とする、請求項１に記載の全固体電池。
前記突条部は、同一方向に向けて、前記全固体電池素子の表面に複数設けられている、
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の全固体電池。
前記突条部は、前記全固体電池素子の積層方向の表面に、アルミニウム素材又はアルミニウムを含む合金素材からなる棒状又は多角形柱状の部材が、前記表面上に一定方向に配置されている、
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の全固体電池。
正極材と負極材との間に固体電解質を配置してなる全固体電池素子を樹脂で被覆した全固体電池の製造方法であって、
前記全固体電池素子の表面に一定方向に伸びる突条部を設けることを特徴とする全固体電池の製造方法。
前記突条部の形成されている方向に沿って樹脂を注入することを特徴とする、
請求項５に記載の全固体電池の製造方法。