JP2015153663A - 全固体電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(B)負極活物質層及び負極集電体層を含み、正極体に対して外形寸法が異なる1以上の負極体を提供する工程、
(C)1以上の正極体及び1以上の負極体のうち、少なくとも外形寸法がより小さい電極体の少なくとも一部を、電極体の外形寸法を大きくして1以上の正極体の外形寸法と1以上の負極体の外形寸法とを近づけるように、固体電解質層で覆う工程、
(D)少なくとも一方が固体電解質層で覆われた1以上の正極体及び1以上の負極体を、固体電解質層が間に配置されるように交互に積層して、積層体を形成する工程、並びに
(E)1以上の正極体及び1以上の負極体を、それぞれの外周部の少なくとも2箇所を基準として位置合わせを行い、積層体をプレスして、全固体電池を作製する工程、
を含む、全固体電池の製造方法である。
正極体の作製
平均粒径4μmのLiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2正極活物質粒子、正極活物質粒子100重量部に対して固形分比率で、固体電解質として33.5重量部の平均粒径0.8μmのLiI−Li2S−P2S5系ガラスセラミックス、導電助剤として3重量部のVGCF、及びバインダーとして1.5重量部の水素添加ブチレンゴムをヘプタン中に分散させることができる。分散媒をサンプル瓶に入れ、超音波ホモジナイザー(エスエムテー社製、UH−50)で30秒間混合して、振とう器(柴田科学社製、TTM−1)で30分間混合してスラリーを得ることができる。そのスラリーを、厚み20μmのAl箔上に4面アプリケーター(太佑機材製)を用いて塗工し、乾燥させる。さらにAl箔の反対面にも、同様にスラリーを塗工及び乾燥して、図5に示すような正極体10を作製することができる。
負極活物質として天然黒鉛系カーボン(三菱化学製)、並びに負極活物質100重量部に対して固形分比率で、固体電解質として73重量部のLiI−Li2S−P2S系ガラスセラミックス、及びバインダーとして2.5重量部の水素添加ブチレンゴムをヘプタン中に分散させることができる。分散媒をサンプル瓶に入れ、超音波ホモジナイザーで30秒間混合して、振とう器で30分間混合してスラリーを得ることができる。そのスラリーを、厚み10μmのCu箔上に4面アプリケーターを用いて塗工し、乾燥させることができる。さらにCu箔の反対面にも、同様にスラリーを塗工及び乾燥して、図7に示すような負極体20を作製することができる。
固体電解質としてLiI−Li2S−P2S5系ガラスセラミックス、及び固体電解質100重量部に対して固形分比率で、バインダーとして1重量部の水素添加ブチレンゴムをヘプタン中に分散させることができる。分散媒をサンプル瓶に入れ、超音波ホモジナイザーで30秒間混合して、振とう器で30分間混合してスラリーを得ることができる。調製した固体電解質層用スラリーを、補強材であるポリプロピレン(PP)のメッシュ材に含浸し乾燥して固体電解質層を得ることができる。
作製した負極体20の両面に固体電解質層31を積層して、600MPaの圧力で一軸プレスを行い、所定の寸法に打ち抜き、図13に示すような固体電解質層31を有する負極体20を得ることができる。
作製した全固体電池を、正極タブ及び負極タブを備え、内面が樹脂でコーティングされたアルミニウムのラミネートセル内に封入することができる。
固体電解質層を配置せずに、負極体を600MPaの圧力で一軸プレスして、所定の寸法に打ち抜き、図7に示すような構造を有する負極体20を得ること以外は、実施形態1と同様にして、全固体電池を得ることができる。図20に示すように、3つの固体電解質層30で覆われた正極体10及び3つの負極体20を交互に積層し、図22に示すような2つのガイドを有する位置合わせ治具を用いて、固体電解質層30で覆われた正極体10及び負極体20の外周部の2箇所を基準として位置合わせを行い、120℃、100MPa、3分間、一軸プレスを行い、固体電解質層30で覆われた正極体10及び負極体20を接着して、全固体電池を作製することができる。
負極体を所定の外形寸法に打ち抜き、また、固体電解質層をより大きい外形寸法に打ち抜き、図16に示す態様と同様にして、打ち抜いた負極体を、打ち抜いた固体電解質層の中央部に配置し、負極体を固体電解質層で挟むように積層したものを、ラミネートの包装材に入れ真空引きした後、600MPaの圧力で冷間静水等方圧プレス(CIP)を行い、図9と同様の構造を有する固体電解質層30で覆われた負極体20を得ること以外は、実施形態1と同様にして、全固体電池を得ることができる。この場合、図15に示すように、正極体10の外形寸法を実施形態1及び2よりも大きくなるように、突出部32を大きくする。そして、図21に示すように、3つの固体電解質層30で覆われた正極体10及び3つの固体電解質層30で覆われた負極体20を交互に積層し、図22に示すような2つのガイドを有する位置合わせ治具を用いて、固体電解質層30で覆われた正極体10及び固体電解質層30で覆われた負極体20の外周部の2箇所を基準として位置合わせを行い、120℃、100MPa、3分間、一軸プレスを行い、固体電解質層30で覆われた正極体10及び固体電解質層30で覆われた負極体20を接着して、全固体電池を得ることができる。
1 正極層
2 負極層
3 固体電解質層
4 正極集電体
5 負極集電体
10 正極体
11 正極活物質層
12 正極集電体
13 正極体の外形寸法
14 正極集電タブ
15 正極体の主表面
20 負極体
21 負極活物質層
22 負極集電体
23 負極体の外形寸法
24 負極集電タブ
25 負極体の主表面
30 固体電解質層
31 固体電解質層
32 突出部
33 電極体の側面部
34 折り返し部
40 ガイド
50 剛体基板
Claims (5)
- (A)正極活物質層及び正極集電体層を含む1以上の正極体を提供する工程、
(B)負極活物質層及び負極集電体層を含み、前記正極体に対して外形寸法が異なる1以上の負極体を提供する工程、
(C)前記1以上の正極体及び前記1以上の負極体のうち、少なくとも外形寸法がより小さい電極体の少なくとも一部を、前記電極体の外形寸法を大きくして前記1以上の正極体の外形寸法と前記1以上の負極体の外形寸法とを近づけるように、固体電解質層で覆う工程、
(D)少なくとも一方が前記固体電解質層で覆われた前記1以上の正極体及び前記1以上の負極体を、固体電解質層が間に配置されるように交互に積層して、積層体を形成する工程、並びに
(E)前記1以上の正極体及び前記1以上の負極体を、それぞれの外周部の少なくとも2箇所を基準として位置合わせを行い、前記積層体をプレスして、全固体電池を作製する工程、
を含む、全固体電池の製造方法。 - 請求項1に記載の製造方法を繰り返して、2以上の前記全固体電池を作製すること、並びに
(F)前記2以上の全固体電池を積層し、前記積層した2以上の全固体電池のそれぞれの外周部の少なくとも2箇所を基準として位置合わせを行い、プレスすること、
を含む、全固体電池の製造方法。 - 請求項1に記載の製造方法を繰り返して、1つの前記正極体及び1つの前記負極体を含む2以上の単電池を作製すること、
(F)前記2以上の単電池を積層し、前記積層した2以上の単電池のそれぞれの外周部の少なくとも2箇所を基準として位置合わせを行い、プレスすること、
を含む、請求項2に記載の全固体電池の製造方法。 - 前記工程(A)で提供される前記正極体の外形寸法が、前記工程(B)で提供される前記負極体の外形寸法よりも小さい、請求項1〜3のいずれか一項に記載の全固体電池の製造方法。
- 前記プレスすることが、加熱しながら一軸プレスすることを含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の全固体電池の製造方法。
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