JP2019139921A - 全固体電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、各工程について詳細に説明する。
本工程では、正極および負極を作製する。以下、正極と負極とを纏めて電極ということがある。電極は、電極スラリーを所定の塗工方向に沿って(一方向に)集電箔上に塗り広げた後、乾燥することによって作製される。すなわち、正極は、正極スラリーを、所定の塗工方向に沿って(一方向に)正極集電箔上に塗り広げた後、乾燥することによって作製される。また、負極は、負極スラリーを、所定の塗工方向に沿って(一方向に)負極集電箔上に塗り広げた後、乾燥することによって作製される。
本工程では、固体電解質層を成形する。具体的には、まず、固体電解質材料と、溶媒と、を含んだ固体電解質スラリーを調製する。固体電解質材料は、イオン伝導性、例えばLiイオン伝導性を有する。固体電解質材料は、硫化物系であってもよく酸化物系であってもよい。ここに開示される技術では、固体電解質材料として、少なくともガラス質のものを用いる。ガラス質の固体電解質材料の一好適例として、Li7P3S11、Li3.25P0.75S4等の硫化物系ガラスセラミック;Li2S−P2S5、Li2S−P2S5−LiI、Li2S−SiS2−LiI等の硫化物系ガラス;Li1.07Al0.69Ti1.46(PO4)3、Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3等の酸化物系ガラスセラミック;等が挙げられる。なかでも、広範な電位域で電気化学的に安定なことや、導電率が高いこと等から、硫化物系ガラスセラミックが好ましい。また、正極活物質層および/または負極活物質層と同種の固体電解質材料を用いることが好ましい。なお、固体電解質材料は、ガラス質のものに加え、例えば固体電解質材料全体の50質量%未満の割合で、好ましくは10質量%以下の割合で、ガラス質以外の固体電解質材料、例えば結晶質の固体電解質材料を含んでもよい。また、溶媒としては、例えばn−酪酸ブチル等の有機溶剤を用いることができる。また、固体電解質スラリーは、固体電解質材料や溶媒に加えて、必要に応じてそれ以外の成分、例えば、正極および負極用として上述したようなバインダや、各種添加剤等を含んでもよい。
本工程では、まず、ステップS1で作製した正極および負極を、ステップS2で作製した固体電解質層を介在させた状態で積層する。一例では、第1の固体電解質層を備えた正極と、第2の固体電解質層を備えた負極とを、固体電解質層の側を対向させるように積層して、積層体を作製する。他の一例では、まず、正極および負極のうちの一方の電極の表面に、キャリアシートに担持された固体電解質層を転写する。次に、キャリアシートを剥離した後、他方の電極を積層して、積層体を作製する。積層体を作製するとき、固体電解質スラリーの塗工方向は、ステップS1における正極スラリーおよび負極スラリーの塗工方向と一致させることが好ましい。このことにより、活物質層の崩れや活物質自体の割れをより良く抑制することができる。
本工程では、積層体の平面視(XY平面)が所望の形状および大きさになるように、積層体を切断する。本実施形態では、XY平面において、塗工方向Xに対する切り込み角度θが、10〜40°(例えば20〜30°)となるように切断刃具を当接させ、積層方向Zに押し込む。言い換えれば、固体電解質材料の配向方向に対して10〜40°(例えば20〜30°)の角度で切断刃具を当接させ、積層方向Zに押し込む。切断刃具としては、例えば打ち抜き機を用いることができる。
上記ステップS4で得られた電極体は、全固体電池の構築に好適に用いることができる。例えば、正極および負極にそれぞれ端子を取り付けて、電極体の形状に合ったケースに収容することにより、全固体電池を構築することができる。
次に、上記作製した正極に硫化物固体電解質層を軽く押し付けて密着させた後、キャリアシートを剥がし取った。次に、硫化物固体電解質層のキャリアシートを剥がし取った面に上記作製した負極を対向させ、ホットプレスすることにより、積層体を作製した。なお、積層体は、正極スラリーと負極スラリーと固体電解質スラリーとの塗工方向が、全て同じ方向となるように作製した。
そして、切り出した電極体について、それぞれ断面のSEM観察を行い、さらに短絡チェッカーを用いて、正負極間の短絡(ショート)の有無を確認した。結果を表1に示す。
以上のように、例えば電極スラリーの塗工方向を変化させることで、種々の形状の電極体を得ることができる。
Claims (1)
- 電極活物質と、ガラス質の固体電解質材料と、溶媒とを含んだ電極スラリーを、塗工方向に沿って集電箔上に塗工し、乾燥して、正極および負極をそれぞれ作製する工程と、
前記正極、前記負極およびキャリアシートの少なくとも一つの表面に、ガラス質の固体電解質材料を含んだ固体電解質層を成形する工程と、
前記正極および前記負極を、前記固体電解質層を介在させた状態で積層し、積層方向からプレスすることで、積層体を作製する工程と、
前記積層体を、前記塗工方向に対して10°以上40°以下の切り込み角度となるように切断する工程と、
を包含する、全固体電池の製造方法。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2018
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