JP2016001602A - Solid state battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体電池に関する。 The present invention relates to a solid state battery.
近年、携帯電話やスマートフォンに代表される情報端末やゲーム機等の民生用電子機器の電源、蓄電装置としてリチウムイオン二次電池は広く利用されている。
一般的な非水系リチウムイオン二次電池には電解質として有機溶媒が用いられている。そのため予期せぬ衝撃により液漏れ等が生じる恐れがあり、より信頼性の高いリチウムイオン二次電池が望まれている。
In recent years, lithium ion secondary batteries have been widely used as power sources and power storage devices for consumer electronic devices such as information terminals and game machines such as mobile phones and smartphones.
An organic solvent is used as an electrolyte in a general non-aqueous lithium ion secondary battery. Therefore, there is a possibility that liquid leakage or the like may occur due to an unexpected impact, and a more reliable lithium ion secondary battery is desired.
より信頼性の高いリチウムイオン二次電池としては、電解質として有機溶媒の代わりに無機材料の固体電解質を用いた全固体二次電池の研究開発が盛んにおこなわれている。たとえば特許文献1に記載されているように有機溶媒を無機材料の固体電解質に置き換えることで液漏れの恐れはなくなり、信頼性の高いリチウムイオン二次電池を得ることができる。 As a more reliable lithium ion secondary battery, research and development of an all-solid secondary battery using a solid electrolyte made of an inorganic material instead of an organic solvent as an electrolyte has been actively conducted. For example, as described in Patent Document 1, by replacing the organic solvent with a solid electrolyte made of an inorganic material, there is no risk of liquid leakage, and a highly reliable lithium ion secondary battery can be obtained.
また、特許文献1に開示されている全固体二次電池は、その大きさが1cm角以下の小型サイズで作製できるため、モバイル機器等の小型電子機器に好適に利用可能である。ただし、様々な小型電子機器に対して所望の容量を得るには複数の全固体二次電池を使用する必要があり、また各小型電子機器ごとの多彩な電池収納部に搭載可能でなければならない。 In addition, since the all-solid-state secondary battery disclosed in Patent Document 1 can be manufactured in a small size of 1 cm square or less, it can be suitably used for small electronic devices such as mobile devices. However, in order to obtain a desired capacity for various small electronic devices, it is necessary to use a plurality of all-solid-state secondary batteries, and it must be possible to mount them in various battery storage units for each small electronic device. .
特許文献2には複数の電池パッケージをつなぎ合わせ、任意形状の電池パックを作製可能な電池パッケージの形状設計の提案がされている。 Patent Document 2 proposes a shape design of a battery package that can connect a plurality of battery packages to produce a battery pack having an arbitrary shape.
しかし、特許文献2に記載の電池パッケージの設計では、電池以外に複雑形状の電池パッケージを用意する必要があり、単位体積当たりの容量が小さくなってしまう。固体電池においては開示されているような複雑形状を直接加工して形成することは困難であり、仮に加工できたとしても固体電池そのものの強度が著しく低下したものとなってしまう。
また、特許文献1のような従来の単純構成にすれば、複数の電池を直列や並列に構成して組み合わせ、組電池としても、かみ合わせがないため小型電子機器の電池収納部に搭載しても、その後、振動等により脱落することがある。
However, in the design of the battery package described in Patent Document 2, it is necessary to prepare a battery package having a complicated shape in addition to the battery, and the capacity per unit volume is reduced. In a solid battery, it is difficult to directly process and form a complex shape as disclosed, and even if it can be processed, the strength of the solid battery itself is significantly reduced.
Moreover, if it is made into the conventional simple structure like patent document 1, even if it mounts in the battery accommodating part of a small electronic device since it is not assembled, even if it comprises a some battery in series and parallel, it combines and combines. After that, it may fall off due to vibration or the like.
そこで、本発明は多彩な電池収納部に対応可能であり、組電池としても電池収納部にからの脱落を防止することが可能な固体電池を提供することを目的とした。 Therefore, the present invention has an object to provide a solid battery that can be applied to various battery storage units and can prevent the assembled battery from dropping out of the battery storage unit.
上記課題を解決するため、本発明の固体電池は、第1電極層と固体電解質層と第2電極層とを備えた積層体を有する固体電池において、前記第1電極層と前記第2電極層は互いに逆方向に引き出され、それぞれ前記積層体の側面の第1内部端子及び第2内部端子に接続され、さらに前記第1内部端子上に形成され前記第1内部端子の一部を露出するよう接続される第1外部端子と、前記第2内部端子上に形成され前記第2内部端子の一部を露出するよう接続される第2外部端子とを有し、前記第2外部端子は前記積層体の上面まで延在し、前記第1外部端子は前記積層体の下面まで延在していることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the solid battery of the present invention is a solid battery having a laminate including a first electrode layer, a solid electrolyte layer, and a second electrode layer, wherein the first electrode layer and the second electrode layer are provided. Are pulled out in opposite directions, respectively connected to the first internal terminal and the second internal terminal on the side surface of the laminate, and further formed on the first internal terminal to expose a part of the first internal terminal. A first external terminal to be connected; and a second external terminal formed on the second internal terminal and connected to expose a part of the second internal terminal, the second external terminal being the laminated layer The first external terminal extends to the lower surface of the laminated body, and extends to the upper surface of the body.
かかる構成によれば、積層体側面に引き出された端子が、その側面の一部を露出させるとともに、前記固体電池の上面または下面に延長されているため、複数の固体電池をかみ合わせて連結させることができ、それにより多彩な電池収納部に対応可能であるとともに、電池収納部に搭載しても脱落を防止することができる。 According to such a configuration, since the terminal pulled out to the side surface of the laminated body exposes a part of the side surface and extends to the upper surface or the lower surface of the solid battery, a plurality of solid batteries are engaged and connected. As a result, it is possible to deal with a variety of battery storage parts, and even when mounted in the battery storage part, it can be prevented from falling off.
本発明にかかる固体電池は、前記積層体の上面における第2外部端子と前記固体電池に隣接する別の固体電池の積層体の下面における第1外部端子とが直接接続可能なように第1外部端子と第2外部端子は、それぞれ前記上面および前記下面で延長され、前記積層体の上面における第2外部端子の前記側面から延長される長さと前記積層体の下面における第1外部端子の前記側面から延長される長さは、それぞれの長さの合計が、前記積層体の側面間距離以上であることが好ましい。 The solid state battery according to the present invention is configured so that the second external terminal on the upper surface of the laminate and the first external terminal on the lower surface of the laminate of another solid battery adjacent to the solid battery can be directly connected. The terminal and the second external terminal are respectively extended on the upper surface and the lower surface, the length extended from the side surface of the second external terminal on the upper surface of the multilayer body, and the side surface of the first external terminal on the lower surface of the multilayer body It is preferable that the total length of each of the lengths extended from is not less than the distance between the side surfaces of the laminate.
かかる構成によれば、電池収納部に搭載してもより脱落を防止することができる。 According to such a configuration, even if it is mounted on the battery storage unit, it can be prevented from falling off.
また、本発明にかかる固体電池は、前記積層体の上面における第2外部端子は、その先端部が前記第2外部端子の厚みよりも薄い部分を備え、前記積層体の下面における第1外部端子は、その先端部が前記第1外部端子の厚みよりも薄い部分を備えることが好ましい。 Further, in the solid state battery according to the present invention, the second external terminal on the upper surface of the laminate includes a portion whose tip is thinner than the thickness of the second external terminal, and the first external terminal on the lower surface of the laminate. Is preferably provided with a portion whose tip is thinner than the thickness of the first external terminal.
かかる構成によれば、電池収納部に搭載しても、固体電池間のかみ合わせがさらに良くなり、より脱落を防止することができる。 According to such a configuration, even when the battery is mounted in the battery storage unit, the engagement between the solid batteries is further improved, and the dropout can be further prevented.
その他、本発明にかかる固体電池は、前記積層体の上面における第2外部端子は、その先端部が前記第2外部端子の厚みよりも徐々に薄くなる部分を備え、前記積層体の下面における第1外部端子は、その先端部が前記第1外部端子の厚みよりも徐々に薄くなる部分を備えることが好ましい。 In addition, in the solid state battery according to the present invention, the second external terminal on the upper surface of the stacked body includes a portion whose tip is gradually thinner than the thickness of the second external terminal. It is preferable that the 1 external terminal is provided with the part which the front-end | tip part becomes gradually thinner than the thickness of the said 1st external terminal.
かかる構成によれば、電池収納部に搭載しても、固体電池間のかみ合わせがさらに良くなり、より脱落を防止することができる。 According to such a configuration, even when the battery is mounted in the battery storage unit, the engagement between the solid batteries is further improved, and the dropout can be further prevented.
また本発明にかかる固体電池は、前記第1内部端子及び前記第2内部端子を結ぶ方向に垂直な方向に対向する前記積層体の第2の側面には、別の固体電池が隣接したときにその端子を収納可能な凹みを有することが好ましい。
かかる構成によれば、電池収納部にたとえば2直列2並列状態で搭載しても、固体電池間のかみ合わせがよいため、脱落を防止することができる。
The solid state battery according to the present invention may be configured such that when another solid state battery is adjacent to the second side surface of the stacked body facing the direction perpendicular to the direction connecting the first internal terminal and the second internal terminal. It is preferable to have a recess capable of accommodating the terminal.
According to such a configuration, even when the battery storage unit is mounted in a 2-series / 2-parallel state, for example, the solid batteries can be easily meshed with each other, so that they can be prevented from falling off.
本発明によれば、多彩な電池収納部に対応可能であり、組電池としても電池収納部からの脱落を防止することが可能な固体電池を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the solid battery which can respond to various battery storage parts and can prevent the drop-off from a battery storage part also as an assembled battery can be provided.
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに以下に記載した構成要素は、適宜組み合わせることができる。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment. The constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined.
<第1実施形態>
(固体電池)
図1、図2、図3に第1実施形態の固体電池10を示す。固体電池10は、第1電極層12と固体電解質層13と第2電極層11とを備えた直方体状の積層体19を有する固体電池において、前記第1電極層と前記第2電極層は互いに逆方向に引き出され、それぞれ積層体側面の第1内部端子21及び第2内部端子23に接続されており、さらに前記第1内部端子21及び前記第2内部端子23をそれぞれ覆う第1外部端子22及び第2外部端子24が前記第1内部端子21及び前記第2内部端子23の一部を露出するよう接続され、前記第2外部端子24は前記積層体の上面まで延在し、前記第1外部端子22は前記積層体の下面まで延在しており、さらに前記第1外部端子22及び前記第2外部端子24は、対向する前記側面間の距離の略半分の長さまでそれぞれ延在している。
<First Embodiment>
(Solid battery)
1, 2 and 3 show a
(積層体)
図1に示される積層体の断面において、第1電極12を正極層とし、第2電極層11を負極層とする。第1電極層12と第2電極層11は固体電解質層13を介して交互に積層されており、第1電極層12は正極集電体層16とその両面または片面に形成した正極活物質層17からなり、第2電極層11は負極集電体層14とその両面または片面に形成した負極活物質層15からなる。図1では最上層に位置する負極層11は対向する正極層12が下側にしかないため、下側の片面のみ負極活物質層15を形成している。同様に最下層に位置する正極層12は対向する負極層11が上側にしかないため、上側の片面のみ正極活物質層17を形成している。また、固体電解質層13は固体電解質からなり、正極集電体層16は正極集電体からなり、正極活物質層17は正極活物質からなり、負極集電体層14は負極集電体からなり、負極活物質層15は負極活物質からなる。第1電極層12と第2電極層11と固体電解質層13からなる積層体19は保護層29で覆われている。正極集電体層16と負極集電体層14は、それぞれ第1端子20と第2端子25により外部に引き出されている。また、第1端子20は第1内部端子21と第1外部端子22からなり、第2端子25は第2内部端子23と第2外部端子24からなる。また、上述した保護層29は第1外部端子22と第2外部端子24以外の部分を被覆している。
(Laminate)
In the cross section of the laminate shown in FIG. 1, the
尚、図1では、5個の蓄電要素が積層された並列型の固体電池10の断面図を示したものである。しかし、本第1実施形態の固体電池10に関する技術は、図1に示す5個の蓄電要素が積層された並列型の場合に限らず、任意の複数層が積層した固体電池や直列型の固体電池に適用でき、要求される固体電池10の容量や電流仕様に応じて幅広く変化させることが可能である。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a parallel-type
(固体電解質)
本実施形態の固体電池10の固体電解質層13を構成する固体電解質としては、電子の伝導性が小さく、リチウムイオンの伝導性が高い材料を用いるのが好ましい。例えば、La0.5Li0.5TiO3などのペロブスカイト型化合物や、Li14Zn(GeO4)4などのリシコン型化合物、Li7La3Zr2O12などのガーネット型化合物、Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3やLi1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3などのナシコン型化合物、Li3.25Ge0.25P0.75S4やLi3PS4などのチオリシコン型化合物、Li2S−P2S5やLi2O−V2O5−SiO2などのガラス化合物、Li3PO4やLi3.5Si0.5P0.5O4やLi2.9PO3.3N0.46などのリン酸化合物、よりなる群から選択される少なくとも1種であることが望ましい。
(Solid electrolyte)
As the solid electrolyte constituting the
(正極活物質及び負極活物質)
正極活物質層17及び負極活物質層15を構成する正極活物質及び負極活物質としては、リチウムイオンを効率よく挿入、脱離できる材料を用いるのが好ましい。例えば、遷移金属酸化物、遷移金属複合酸化物を用いるのが好ましい。具体的には、リチウムマンガン複合酸化物Li2Mnx3Ma1−x3O3(0.8≦x3≦1、Ma=Co、Ni)、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、リチウムマンガンスピネル(LiMn2O4)、及び、一般式:LiNix4Coy4Mnz4O2(x4+y4+z4=1、0≦x4≦1、0≦y4≦1、0≦z4≦1)で表される複合金属酸化物、リチウムバナジウム化合物(LiV2O5)、オリビン型LiMbPO4(ただし、Mbは、Co、Ni、Mn、Fe、Mg、Nb、Ti、Al、Zrより選ばれる1種類以上の元素)、リン酸バナジウムリチウム(Li3V2(PO4)3又はLiVOPO4)、Li過剰系固溶体正極Li2MnO3−LiMcO2(Mc=Mn、Co、Ni)、チタン酸リチウム(Li4Ti5O12)、LiaNix5Coy5Alz5O2(0.9<a<1.3、0.9<x5+y5+z5<1.1)で表される複合金属酸化物のいずれかであることが好ましい。
(Positive electrode active material and negative electrode active material)
As the positive electrode active material and the negative electrode active material constituting the positive electrode
特に、固体電解質層13にLi1+x2Alx2Ti2−x2(PO4)3(0≦x2≦0.6)、正極活物質層17及び負極活物質層15の一方又は両方にLiVOPO4及びLi3V2(PO4)3のうち一方又は両方を用いると、正極活物質層17及び負極活物質層15の一方又は両方と固体電解質3の界面における接合が強固なものになると同時に、接触面積を広くできるため望ましい。
In particular, Li 1 + x2 Al x2 Ti 2-x2 (PO 4 ) 3 (0 ≦ x2 ≦ 0.6) is applied to the
また、正極活物質層17又は負極活物質層15を構成する活物質には明確な区別がなく、2種類の化合物の電位を比較して、より貴な電位を示す化合物を正極活物質として用い、より卑な電位を示す化合物を負極活物質として用いることができる。
Moreover, there is no clear distinction in the active material which comprises the positive electrode
(正極集電体及び負極集電体)
本実施形態の固体電池10の正極集電体層16及び負極集電体層14を構成する正極集電体及び負極集電体としては、導電率が大きい材料を用いるのが好ましく、例えば、銀、パラジウム、金、プラチナ、アルミニウム、銅、ニッケルなどを用いるのが好ましい。特に、銅は正極活物質、負極活物質及び固体電解質と反応し難く、さらに固体電池10の内部抵抗の低減に効果があるため好ましい。また、正極集電体層16及び負極集電体層14を構成する正極集電体及び負極集電体は、正極と負極で同じであってもよいし、異なっていてもよい。
(Positive electrode current collector and negative electrode current collector)
As the positive electrode current collector and the negative electrode current collector constituting the positive electrode
また、正極集電体層16及び負極集電体層14は、それぞれ正極活物質及び負極活物質を含むことが好ましい。その場合の含有比は、集電体として機能する限り特に限定はされないが、正極集電体/正極活物質、又は負極集電体/負極活物質が体積比率で90/10から70/30の範囲であることが好ましい。
The positive electrode
正極集電体層16及び負極集電体層14がそれぞれ正極活物質及び負極活物質を含むことにより、正極集電体層16と正極活物質層17及び負極集電体層14と負極活物質層15との密着性が向上するため望ましい。
When the positive electrode
(保護層)
本実施形態の固体電池10の保護層29は固体電池の最外層に形成されるもので、電気的、物理的、化学的に保護するためのものである。保護層29は必ずしも必須のものではなく、最上層のみであっても、最下層のみであってもよいが固体電池10の信頼性を向上する上で形成した方が好ましい。保護層29を構成する材料としては絶縁性、耐久性、耐湿性に優れ、環境的に安全であることが好ましい。たとえば、ガラスやセラミックス、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂を用いるのが好ましい。保護層の材料は1種類だけでも良いし、複数を併用してもよい。また、保護層は単層でもよいが、複数層備えていた方が好ましい。その中でも熱硬化性樹脂とセラミックスの粉末を混合させた有機無機ハイブリットが特に好ましい。
(Protective layer)
The
(端子)
本実施形態の固体電池10の第1端子20及び第2端子25は、導電率が大きい材料を用いるのが好ましく、例えば銀、金、プラチナ、アルミニウム、銅、スズ、ニッケルを用いるのが望ましい。第1端子20は、第1内部端子21並びに第1外部端子22からなり、第2端子25は、第2内部端子並びに第2外部端子からなる。内部端子(第1内部端子及び第2内部端子)と外部端子(第1外部端子及び第2外部端子)は同じ材料を用いてもよいし、異なる材料を使用してもよい。さらに、第1外部端子及び第2外部端子は、単層でも複数層で形成しても良い。
(Terminal)
For the
(固体電池の製造方法)
本実施形態の固体電池10は、正極集電体層16、正極活物質層17、固体電解質層13、負極活物質層15、及び負極集電体層14の各材料をペースト化し、塗布乾燥してグリーンシートを作製し、かかるグリーンシートを積層し、作製した積層シートを同時に焼成し、その後、保護層29を付与ことにより積層体19を作製する。
(Method for manufacturing solid battery)
In the
ペースト化の方法は、特に限定されないが、例えば、ビヒクルに上記各材料の粉末を混合してペーストを得ることができる。ここで、ビヒクルとは、液相における媒質の総称である。ビヒクルには、溶媒、バインダーが含まれる。かかる方法により、正極集電体層16用のペースト、正極活物質層17用のペースト、固体電解質層13用のペースト、負極活物質層15用のペースト、及び負極集電体層14用のペーストを作製する。
The method for forming the paste is not particularly limited, and for example, a paste can be obtained by mixing the powder of each of the above materials in a vehicle. Here, the vehicle is a general term for the medium in the liquid phase. The vehicle includes a solvent and a binder. By this method, the paste for the positive electrode
作製したペーストをPET(ポリエチレンテレフタラート)などの基材上に所望の順序で塗布し、必要に応じ乾燥させた後、基材を剥離し、グリーンシートを作製する。ペーストの塗布方法は、特に限定されず、スクリーン印刷、塗布、転写、ドクターブレード等の公知の方法を採用することができる。 The prepared paste is applied in a desired order on a base material such as PET (polyethylene terephthalate) and dried as necessary, and then the base material is peeled to prepare a green sheet. The paste application method is not particularly limited, and a known method such as screen printing, application, transfer, doctor blade, or the like can be employed.
作製した正極集電体層16用、正極活物質層17用、固体電解質層13用、負極活物質層15用、及び、負極集電体層14用のそれぞれのグリーンシートを所望の順序、積層数で積み重ね、必要に応じアライメント、切断等を行い、積層シートを作製する。並列型又は直並列型の電池を作製する場合は、正極層の端面と負極層の端面が一致しないようにアライメントを行い積み重ねるのが好ましい。
The green sheets for the positive electrode
積層ブロックを作製するに際し、以下に説明する正極活物質層ユニット及び負極活物質層ユニットを準備し、積層ブロックを作製してもよい。 In producing a laminated block, a positive electrode active material layer unit and a negative electrode active material layer unit described below may be prepared to produce a laminated block.
その方法は、まずPETフィルム上に固体電解質層13用ペーストをドクターブレード法でシート状に形成し、固体電解質層13用シートを得た後、その固体電解質層13用シート上に、スクリーン印刷により正極活物質層17用ペーストを印刷し乾燥する。次に、その上に、スクリーン印刷により正極集電体層16用ペーストを印刷し乾燥する。更にその上に、スクリーン印刷により正極活物質層17用ペーストを再度印刷し、乾燥し、次いでPETフィルムを剥離することで正極活物質層ユニットを得る。このようにして、固体電解質層13用シート上に、正極活物質層17用ペースト、正極集電体層16用ペースト、正極活物質層17用ペーストがこの順に形成された正極活物質層ユニットを得る。同様の手順にて負極活物質層ユニットも作製し、固体電解質層13用シート上に、負極活物質層15用ペースト、負極集電体層14用ペースト、負極活物質層15用ペーストがこの順に形成された負極活物質層ユニットを得る。
First, a
正極活物質層ユニット一枚と負極活物質層ユニット一枚を、正極活物質層17用ペースト、正極集電体層16用ペースト、正極活物質層17用ペースト、固体電解質層13用シート、負極活物質層15用ペースト、負極集電体層14用ペースト、負極活物質層15用ペースト、固体電解質層13用シートの順に形成されるように積み重ねる。このとき、一枚目の正極活物質層ユニットの正極集電体層16用ペーストが一の端面にのみ延出し、二枚目の負極活物質層ユニットの負極集電体層14用ペーストが他の面にのみ延出するように、各ユニットをずらして積み重ねる。この積み重ねられたユニットの両面に所定厚みの固体電解質層13用シートをさらに積み重ね積層ブロックを作製する。
One positive electrode active material layer unit and one negative electrode active material layer unit are combined into a paste for positive electrode
作製した積層シートを一括して圧着する。圧着は加熱しながら行うが、加熱温度は、例えば、40〜95℃とする。 The produced laminated sheet is crimped together. The pressure bonding is performed while heating, and the heating temperature is, for example, 40 to 95 ° C.
圧着した積層シートを、例えば、窒素雰囲気下で600℃〜1000℃に加熱し焼成を行う。焼成時間は、例えば、0.1〜3時間とする。 The laminated sheet thus pressure-bonded is heated and fired, for example, at 600 ° C. to 1000 ° C. in a nitrogen atmosphere. The firing time is, for example, 0.1 to 3 hours.
焼結した積層体をアルミナなどの研磨材とともに円筒型の容器に入れ、バレル研磨してもよい。これにより積層体の角の面取りをすることができる。そのほかの方法としてサンドブラストにて研磨しても良い。この方法では特定の部分のみを削ることができるため好ましい。 The sintered laminate may be put into a cylindrical container together with an abrasive such as alumina and barrel-polished. Thereby, the corners of the laminate can be chamfered. As another method, polishing may be performed by sandblasting. This method is preferable because only a specific portion can be removed.
(端子形成)
焼結した積層体19に第1内部端子21と第2内部端子23をつける。第1内部端子及び第2内部端子は、正極集電体層16と負極集電体層14にそれぞれ電気的に接触するよう形成する。例えば、積層体19の側面から露出した正極集電体層16と負極集電体層14に対しスパッタ法やディッピング法により形成することが好ましい。
(Terminal formation)
A first
次に第1内部端子21及び第2内部端子23にそれぞれ電気的に接触するよう第1外部端子22及び第2外部端子24を形成する。第1外部端子22及び第2外部端子24の形成にはスパッタやディッピング法、スプレーコート法で行うのが好ましい。この時、第1内部端子21及び第2内部端子23の所望の部分に対し、例えばテープにてマスキングを施し、そのうえで第1外部端子22及び第2外部端子24を形成する。
Next, the first
(保護層形成)
上述した端子形成後、保護層の29形成方法は公知の形成法を用いればよい。保護層29の形成にはスパッタやディッピング法、スプレーコート法で行うのが好ましい。第1端子及び第2端子を保護層29で完全に覆われないことが好ましい。たとえば、テープにてマスキングをする、あるいは保護層29の材料としては端子電極がはじく材料を選択することが望ましい。このようにして固体電池10を完成させる。
(Protective layer formation)
After the terminal formation described above, a known formation method may be used as the formation method of the
なお、保護層は、固体電池のかみ合わせをよくするため、特に積層体の上面及び下面での保護層16の厚みが、上面及び下面で、第1端子及び第2端子の厚みよりも薄く形成させる。
The protective layer is formed so that the thickness of the
<第2実施形態>
第2実施形態として、図4に示す固体電池は、前記積層体の上面における第2外部端子が、前記積層体の端部から延び、その先端側で前記第2外部端子の前記端部側の厚みよりも薄い部分を備えており、同様に前記積層体の下面における第1外部端子が、前記積層体の端部から延び、その先端側で前記第1外部端子の前記端部側の厚みよりも薄い部分を備えている。
かかる構成によれば、電池収納部に搭載しても、固体電池間のかみ合わせがさらに良くなり、より脱落を防止することができる。
なお、先端側とは特に狭い領域を意味するわけではなく、積層体上面に形成される第2外部端子のうち半分の長さ未満であることが好ましい。
Second Embodiment
As a second embodiment, in the solid state battery shown in FIG. 4, the second external terminal on the top surface of the laminate extends from the end of the laminate, and the end of the second external terminal on the end side of the second external terminal. The first external terminal on the lower surface of the laminate is similarly extended from the end of the laminate, and the thickness of the end of the first external terminal is larger than the thickness of the first external terminal. Also has a thin part.
According to such a configuration, even when the battery is mounted in the battery storage unit, the engagement between the solid batteries is further improved, and the dropout can be further prevented.
The tip side does not mean a particularly narrow region, and is preferably less than half the length of the second external terminals formed on the top surface of the laminate.
<第3実施形態>
また第3実施形態として、図5に示す固体電池は、前記積層体の上面における第2外部端子は、前記積層体の端部から延び、その先端側で前記第2外部端子の前記端部側の厚みよりも徐々に薄くなる部分を備えており、同様に前記積層体の下面における第1外部端子が、前記積層体の端部から延び、その先端側で前記第1外部端子の前記端部側の厚みよりも徐々に薄くなる部分を備えている。
かかる構成によれば、電池収納部に搭載しても、固体電池間のかみ合わせがさらに良くなり、より脱落を防止することができる。
なお、先端側とは特に狭い領域を意味するわけではなく、積層体上面に形成される第2外部端子のうち半分の長さ未満であることが好ましい。
<Third Embodiment>
Further, as a third embodiment, in the solid state battery shown in FIG. 5, the second external terminal on the upper surface of the stacked body extends from the end of the stacked body, and the end side of the second external terminal is on the tip side. The first external terminal on the lower surface of the laminate extends from the end of the laminate, and the end of the first external terminal on the tip side of the first external terminal. It has a portion that gradually becomes thinner than the thickness of the side.
According to such a configuration, even when the battery is mounted in the battery storage unit, the engagement between the solid batteries is further improved, and the dropout can be further prevented.
The tip side does not mean a particularly narrow region, and is preferably less than half the length of the second external terminals formed on the top surface of the laminate.
<第4実施形態>
また第4実施形態として、図6に示す固体電池は、前記第1内部端子及び前記第2内部端子を結ぶ方向に垂直な方向に対向する第2の側面には、別の固体電池が隣接したときにその端子を収納可能な凹みを有している。
かかる構成によれば、電池収納部に図8のような2直列2並列状態で搭載しても、固体電池間のかみ合わせがよいため、脱落を防止することができる。
<Fourth embodiment>
Moreover, as a fourth embodiment, the solid state battery shown in FIG. 6 has another solid state battery adjacent to the second side surface facing the direction perpendicular to the direction connecting the first internal terminal and the second internal terminal. Sometimes it has a recess that can accommodate the terminal.
According to such a configuration, even if the battery storage unit is mounted in a two-series, two-parallel state as shown in FIG.
凹みも図6上では固体電池の上面から下面に達するまで、溝状に形成しているが、必ずしも上面から下面に達する必要はなく、隣接する別の固体電池の外部端子が収納されればよいため、その外部端子と同じ幅、及び/または同じ長さの凹みを形成すればよい。同じ幅、及び/または同じ長さの凹みにすることで、さらにかみ合わせが向上するため好ましい。 In FIG. 6, the dent is also formed in a groove shape from the upper surface to the lower surface of the solid battery. However, it is not always necessary to reach the lower surface from the upper surface, and an external terminal of another adjacent solid battery may be accommodated. Therefore, a recess having the same width and / or the same length as the external terminal may be formed. It is preferable that the recesses have the same width and / or the same length because the engagement is further improved.
<第5実施形態>
(組電池)
また第5実施形態として、図7に固体電池を3つ直列に並べた3直列の組電池を示す。
まず、ケース51及びケース内部端子52にて箱を作製し、さらにケース内部端子52から引出し銅板53にて、図7のような組電池用ケース50を作製した。そのケース内に上記3直列の組電池を搭載することで組電池を作製した。固体電池10が上面および下面の端子により、かみ合ってケースからの固体電池の脱落を防止することを可能にした。
<Fifth Embodiment>
(Battery)
As a fifth embodiment, FIG. 7 shows a three-series assembled battery in which three solid batteries are arranged in series.
First, a box was made using the
このように前記積層体の上面における第2外部端子と前記固体電池に隣接する別の固体電池の積層体の下面における第1外部端子とが直接接続することで、固体電池同士が互いにかみ合い、ケースに搭載しても固体電池の脱落を防止することができる。 In this way, the second external terminal on the upper surface of the laminate and the first external terminal on the lower surface of the laminate of another solid battery adjacent to the solid battery are directly connected, so that the solid batteries are engaged with each other, and the case Even if it is mounted on the battery, it is possible to prevent the solid battery from falling off.
前記積層体上面の第1外部端子と前記積層体下面の第2外部端子は、固体電池同士が互いにかみ合うためのものであることから、前記積層体の上面における第2外部端子の前記側面から延長される長さと前記積層体の下面における第1外部端子の前記側面から延長される長さは、それぞれの長さの合計が、前記積層体の側面間距離以上であることが好ましい。たとえば、1対1で延長されてもよいし、7対3で延長されていてもよい。 Since the first external terminal on the upper surface of the multilayer body and the second external terminal on the lower surface of the multilayer body are for engaging the solid state batteries with each other, the first external terminal extends from the side surface of the second external terminal on the upper surface of the multilayer body. It is preferable that the total length of the length to be extended from the side surface of the first external terminal on the lower surface of the laminate is equal to or greater than the distance between the side surfaces of the laminate. For example, it may be extended 1 to 1 or may be extended 7 to 3.
<第6実施形態>
(組電池)
また第6実施形態として、図8に固体電池を2つ直列、且つ2つ並列に並べた2直列2並列の組電池を示す。
上述した組電池用ケース50と同様の作成方法にて、図8に示す2直列2並列用の箱を作製した。そのケース内に上記す2直列2並列の組電池を搭載することで組電池を作製した。固体電池10が上面および下面の端子により、かみ合っていることに加え、直列に接続した固体電池10の端子が、さらに隣接する直列の固体電池10の端子以外の側面と、側面に形成した端子収納可能な凹みによりかみ合い、多数の固体電池を搭載した組電池においてもケースから脱落を防止可能にした。
<Sixth Embodiment>
(Battery)
Further, as a sixth embodiment, FIG. 8 shows a two-series and two-parallel assembled battery in which two solid batteries are arranged in series and in parallel.
A box for 2 series and 2 parallel shown in FIG. 8 was produced by the same production method as that for the assembled
第5実施形態と同様に、前記積層体上面の第1外部端子と前記積層体下面の第2外部端子は、固体電池同士が互いにかみ合うためのものであることから、前記積層体の上面における第2外部端子の前記側面から延長される長さと前記積層体の下面における第1外部端子の前記側面から延長される長さは、それぞれの長さの合計が、前記積層体の側面間距離以上であることが好ましい。たとえば、1対1で延長されてもよいし、7対3で延長されていてもよい。また、凹みについても第4実施形態と同様のバリエーションが好ましい。 Similarly to the fifth embodiment, the first external terminal on the upper surface of the multilayer body and the second external terminal on the lower surface of the multilayer body are for engaging solid batteries with each other. 2 The length extended from the side surface of the external terminal and the length extended from the side surface of the first external terminal on the lower surface of the laminate are such that the total length is equal to or greater than the distance between the side surfaces of the laminate. Preferably there is. For example, it may be extended 1 to 1 or may be extended 7 to 3. Moreover, the same variation as the fourth embodiment is preferable for the dent.
このように図1から図6を用い典型的な固体電池の形態を説明してきたが、正極及び負極活物質層は1〜10μm、正極及び負極集電体層は1〜10μm、固体電解質層は1〜200μm、保護層は10〜200μm、内部端子または外部端子の厚みは1〜50μmの範囲で形成すればよい。これらを適宜調整し、固体電池の外観サイズが、例えば3.5mm×2mm×2mmとなるような小型の固体電池を作製することができる。
1 to 6, typical solid battery configurations have been described. The positive electrode and negative electrode active material layers are 1 to 10 μm, the positive electrode and negative electrode current collector layers are 1 to 10 μm, and the solid electrolyte layers are What is necessary is just to form 1-200 micrometers, 10-200 micrometers in a protective layer, and the thickness of an internal terminal or an external terminal in the range of 1-50 micrometers. By appropriately adjusting these, it is possible to produce a small solid battery in which the appearance size of the solid battery is, for example, 3.5 mm × 2 mm × 2 mm.
Claims (5)
前記第1電極層と前記第2電極層は互いに逆方向に引き出され、それぞれ前記積層体の側面の第1内部端子及び第2内部端子に接続され、
さらに前記第1内部端子上に形成され前記第1内部端子の一部を露出するよう接続される第1外部端子と、前記第2内部端子上に形成され前記第2内部端子の一部を露出するよう接続される第2外部端子とを有し、
前記第2外部端子は前記積層体の上面まで延在し、前記第1外部端子は前記積層体の下面まで延在していることを特徴とする固体電池。 In a solid battery having a laminate including a first electrode layer, a solid electrolyte layer, and a second electrode layer,
The first electrode layer and the second electrode layer are drawn out in opposite directions, and connected to the first internal terminal and the second internal terminal on the side surface of the laminate,
Further, a first external terminal formed on the first internal terminal and connected to expose a part of the first internal terminal, and a part of the second internal terminal formed on the second internal terminal are exposed. A second external terminal connected to
The solid state battery, wherein the second external terminal extends to an upper surface of the stacked body, and the first external terminal extends to a lower surface of the stacked body.
前記積層体の上面における前記第2外部端子の前記側面から延長される長さと前記積層体の下面における前記第1外部端子の前記側面から延長される長さは、それぞれの長さの合計が、前記積層体の側面間距離以上であることを特徴とする請求項1に記載の固体電池。 The first external terminal and the second external terminal so that the second external terminal on the upper surface of the stacked body and the first external terminal on the lower surface of the stacked body of another solid battery adjacent to the solid battery can be directly connected. External terminals are respectively extended on the upper surface and the lower surface,
The length extended from the side surface of the second external terminal on the upper surface of the laminate and the length extended from the side surface of the first external terminal on the lower surface of the laminate are the sum of the respective lengths. The solid battery according to claim 1, wherein the distance is greater than or equal to a distance between side surfaces of the laminate.
前記積層体の下面における前記第1外部端子は、その先端部が前記第1外部端子の厚みよりも薄い部分を備えることを特徴とする請求項1または2のいずれか一項に記載の固体電池。 The second external terminal on the upper surface of the laminate includes a portion whose tip is thinner than the thickness of the second external terminal,
3. The solid state battery according to claim 1, wherein a tip end portion of the first external terminal on the lower surface of the stacked body includes a portion thinner than a thickness of the first external terminal. .
前記積層体の下面における前記第1外部端子は、その先端部が前記第1外部端子の厚みよりも徐々に薄くなる部分を備えることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか一項に記載の固体電池。 The second external terminal on the upper surface of the laminate includes a portion whose tip is gradually thinner than the thickness of the second external terminal,
The said 1st external terminal in the lower surface of the said laminated body is provided with the part from which the front-end | tip part becomes gradually thinner than the thickness of the said 1st external terminal, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. The solid battery described.
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