JP2019160525A - battery - Google Patents

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Sho Ando
翔 安藤
石井 勝
Masaru Ishii
勝 石井
秀渡 三橋
Hideto Mihashi
秀渡 三橋
英世 戎崎
Hideyo Ebisaki
英世 戎崎
祐貴 松下
Yuki Matsushita
祐貴 松下
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Abstract

To provide an all-solid battery capable of suppressing a sudden temperature rising of a battery without increasing resistance loss of the battery.SOLUTION: An all-solid battery 1000 comprises: a power generation part 100 having at least one element battery; a terminal part 200 having a positive electrode terminal 201 and a negative electrode terminal 202; and at least one first metal foil 301 electrically connecting the power generation part 100 and the positive electrode terminal 201 and at least one second metal foil 302 electrically connecting the power generation part 100 and the negative electrode terminal 202, and further comprises: a collector foil part 300 arranged between the power generation part 100 and the terminal part 200; an endotherm member 303 arranged in the collector foil part 300 while being contacted to the first metal foil 301 and the second metal foil 302; and a battery case 400 housing at least one part of the terminal part 200, the power generation part 100, and the collector foil part 300. The element battery includes a solid electrolyte, and the endotherm member 303 contains one or more kind sugar alcohol.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、吸熱材を備えた電池に関する。   The present invention relates to a battery provided with an endothermic material.

電池は短絡等によって急激に発熱する場合がある。電池の温度が急激に上昇した場合に電池の過熱を防止する技術として、特許文献1には、正極板と負極板とがセパレータを介して積層された層を少なくとも1層有する積層体と、前記積層体を複数層積層して形成された電極群と、前記の各積層体の正極板と電気的に接続される正極の電池端子、および前記の各積層体の負極板と電気的に接続される負極の電池端子と、前記積層体ごとに設けられ、前記の各積層体と前記正極の電池端子との間の電流経路と前記の各積層体と前記負極の電池端子との間の電流経路との少なくとも一方に配置され、過熱状態となった前記積層体から伝達される熱により前記電流経路を遮断する温度上昇防止素子と、前記正極の電池端子および前記負極の電池端子が設けられ、前記電極群、前記温度上昇防止素子および非水系電解液を収容する電池容器とを備えた非水系二次電池が記載されている。   A battery may suddenly generate heat due to a short circuit or the like. As a technique for preventing battery overheating when the temperature of the battery suddenly rises, Patent Document 1 discloses a laminate having at least one layer in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are laminated via a separator, An electrode group formed by laminating a plurality of laminated bodies, a positive battery terminal electrically connected to the positive electrode plate of each laminated body, and an electrically connected to the negative electrode plate of each laminated body A negative electrode battery terminal, a current path between each of the laminates and the positive battery terminal, and a current path between each of the laminates and the negative battery terminal. And a temperature rise prevention element that cuts off the current path by heat transmitted from the laminated body that is in an overheated state, a positive battery terminal, and a negative battery terminal are provided, Electrode group, temperature rise prevention element Nonaqueous secondary battery comprising a battery container housing the beauty nonaqueous electrolyte solution is described.

特開2013−222594号公報JP 2013-222594 A 特開2017−084460号公報JP 2017-084460 A 特開2016−021280号公報JP, 2006-021280, A 特開2012−169166号公報JP 2012-169166 A

特許文献1に記載の技術によれば、電池の温度が急激に上昇した際に、電流経路の途中に配置された温度上昇防止素子が電流経路を遮断するので、電池が過熱状態になった場合の温度上昇の進行を確実に防止できるとされている。すなわち温度上昇防止素子は温度ヒューズとして機能する。しかしながら、特許文献1に記載の技術においては温度ヒューズが回路に直列に挿入されている必要があるので、通常の通電時においては該温度ヒューズにおいて抵抗損失が発生し、該抵抗損失により電池の入力および出力が低下する。   According to the technique described in Patent Document 1, when the temperature of the battery suddenly rises, the temperature rise prevention element arranged in the middle of the current path interrupts the current path, so that the battery is overheated. It is said that the progress of the temperature rise can be surely prevented. That is, the temperature rise prevention element functions as a temperature fuse. However, in the technique described in Patent Document 1, it is necessary to insert a thermal fuse in series with the circuit. Therefore, during normal energization, a resistance loss occurs in the thermal fuse, and the input of the battery is caused by the resistance loss. And the output decreases.

本発明は、電池の抵抗損失を増加させることなく電池の急激な昇温を抑制することが可能な全固体電池を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide an all-solid-state battery capable of suppressing rapid temperature rise of the battery without increasing the resistance loss of the battery.

本発明の一の実施形態は、少なくとも一つの素電池を備える発電部と、正極端子および負極端子を備える端子部と、前記発電部と前記正極端子とを電気的に接続する少なくとも一つの第1の金属箔、及び、前記発電部と前記負極端子とを電気的に接続する少なくとも一つの第2の金属箔を備え、前記発電部と前記端子部との間に配置された、集箔部と、前記第1の金属箔及び前記第2の金属箔に接して前記集箔部に配置された吸熱材と、前記端子部の少なくとも一部、前記発電部、前記集箔部、及び前記吸熱材を収容する電池ケースとを備え、前記素電池が固体電解質を含み、前記吸熱材が1種以上の糖アルコールを含むことを特徴とする、全固体電池である。   In one embodiment of the present invention, a power generation unit including at least one unit cell, a terminal unit including a positive electrode terminal and a negative electrode terminal, and at least one first that electrically connects the power generation unit and the positive electrode terminal. A metal foil, and at least one second metal foil for electrically connecting the power generation unit and the negative electrode terminal, and a foil collecting unit disposed between the power generation unit and the terminal unit, , An endothermic material disposed in contact with the first metal foil and the second metal foil, and at least a part of the terminal portion, the power generation unit, the foil collection unit, and the endothermic material. A solid state battery, wherein the unit cell includes a solid electrolyte, and the endothermic material includes one or more sugar alcohols.

本明細書において「吸熱材」とは、短絡等によって電池の異常な発熱が生じた場合に、吸熱反応によって当該発熱を吸収する物質をいう。
なお、電池の通常時(短絡等によって電池の異常発熱が生じる前、例えば常温時)において、吸熱材の糖アルコールは一定の形状を保持した固体として存在する。
In this specification, the “endothermic material” refers to a substance that absorbs heat generated by an endothermic reaction when abnormal heat generation of the battery occurs due to a short circuit or the like.
It should be noted that the sugar alcohol of the endothermic material exists as a solid having a certain shape at the normal time of the battery (before the battery is abnormally heated due to a short circuit or the like, for example, at room temperature).

本発明によれば、電池の抵抗損失を増加させることなく電池の急激な昇温を抑制することが可能な全固体電池を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the all-solid-state battery which can suppress rapid temperature rising of a battery, without increasing the resistance loss of a battery can be provided.

本発明の一の実施形態に係る全固体電池1000を模式的に説明する図である。(A)全固体電池1000の平面図である。(B)(A)のB−B矢視断面図である。(C)(A)のC−C矢視断面図である。It is a figure which illustrates typically the all-solid-state battery 1000 which concerns on one Embodiment of this invention. (A) It is a top view of the all-solid-state battery 1000. FIG. (B) It is BB arrow sectional drawing of (A). (C) It is CC sectional view taken on the line of (A). 素電池10を模式的に説明する図である。(A)素電池10の平面図である。(B)素電池10の底面図である。(C)(A)のC−C矢視側面図である。It is a figure which illustrates unit cell 10 typically. FIG. 2A is a plan view of a unit cell 10. FIG. 2B is a bottom view of the unit cell 10. (C) It is a CC arrow side view of (A). 積層体110を模式的に説明する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the laminated body 110 typically.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。なお、図面は必ずしも正確な寸法を反映したものではない。また図では、一部の符号を省略することがある。本明細書においては特に断らない限り、数値A及びBについて「A〜B」という表記は「A以上B以下」を意味するものとする。かかる表記において数値Bのみに単位を付した場合には、当該単位が数値Aにも適用されるものとする。また「又は」及び「若しくは」の語は、特に断りのない限り論理和を意味するものとする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these forms. The drawings do not necessarily reflect accurate dimensions. In the drawing, some symbols may be omitted. Unless otherwise specified in this specification, the notation “A to B” for numerical values A and B means “A or more and B or less”. In this notation, when a unit is attached to only the numerical value B, the unit is also applied to the numerical value A. Further, the terms “or” and “or” mean logical sums unless otherwise specified.

<全固体電池1000>
図1は、本発明の一の実施形態に係る全固体電池1000を模式的に説明する図である。図1(A)は、全固体電池1000の平面図であり、図1(B)は、図1(A)のB−B矢視断面図であり、図1(C)は、図1(C)のC−C矢視断面図である。全固体電池1000は、発電部100と;端子部200と;発電部100と端子部200との間に配置された集箔部300と;集箔部300に配置された吸熱材303と;端子部200の少なくとも一部、発電部100、集箔部300を収容する電池ケース400とを備える。発電部100は、素電池10、10、…(以下において単に「素電池10」ということがある。)を備えている。端子部200は、正極端子201及び負極端子202を備えている。集箔部300は、発電部100と正極端子201とを電気的に接続する第1の金属箔301、301、…(以下において単に「第1の金属箔301」ということがある。)、及び、発電部100と負極端子とを電気的に接続する第2の金属箔302、302、…(以下において単に「第2の金属箔302」ということがある。)を備えている。図1(A)のB−B矢視断面図である図1(B)には、正極端子201及び第1の金属箔301、301、…が表れている。また図1(A)のC−C矢視断面図である図1(C)には、負極端子202及び第2の金属箔302、302、…が表れている。さらに集箔部300には、吸熱材303が、第1の金属箔301及び第2の金属箔302に接して配置されている(図1(B)及び(C))。吸熱材303は、1種以上の糖アルコールを含んでいる。発電部100は、電池10、10、…が積層された積層体110を備えている。また素電池10は固体電解質を含んでいる。
<All-solid battery 1000>
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an all solid state battery 1000 according to an embodiment of the present invention. 1A is a plan view of the all-solid-state battery 1000, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 1A, and FIG. It is CC sectional view taken on the line of C). The all-solid-state battery 1000 includes: a power generation unit 100; a terminal unit 200; a foil collection unit 300 disposed between the power generation unit 100 and the terminal unit 200; a heat absorbing material 303 disposed in the foil collection unit 300; A battery case 400 that houses at least a part of the unit 200, the power generation unit 100, and the foil collecting unit 300. The power generation unit 100 includes unit cells 10, 10,... (Hereinafter, simply referred to as “unit cell 10”). The terminal unit 200 includes a positive terminal 201 and a negative terminal 202. The foil collection unit 300 includes first metal foils 301, 301,... (Hereinafter sometimes simply referred to as “first metal foil 301”) that electrically connect the power generation unit 100 and the positive electrode terminal 201, and , Second metal foils 302, 302,... That electrically connect the power generation unit 100 and the negative electrode terminal (hereinafter simply referred to as “second metal foil 302”). 1B, which is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 1A, shows a positive electrode terminal 201 and first metal foils 301, 301,. 1A, which is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 1A, shows the negative electrode terminal 202 and the second metal foils 302, 302,. Furthermore, in the foil collection part 300, the heat absorption material 303 is arrange | positioned in contact with the 1st metal foil 301 and the 2nd metal foil 302 (FIG. 1 (B) and (C)). The endothermic material 303 contains one or more sugar alcohols. The power generation unit 100 includes a stacked body 110 in which the batteries 10, 10,. The unit cell 10 contains a solid electrolyte.

(素電池10)
素電池10は電気化学反応によって放電や充電が可能な電池単位である。素電池10にて生じた電気は集電体並びに第1及び第2の金属箔を介して外部に取り出される。素電池10は固体電解質を含んでいる。例えば、素電池10において、硫化物固体電解質を含む固体電解質層を介して正極と負極との間をイオンが移動する。素電池10は全固体の単位電池であり、電解液を含まない。電解液電池の場合、電解液と吸熱材とが反応する虞があることから、電解液と吸熱材との接触を防止するために、電解液電池と吸熱材との間にセパレート層等を設ける必要がある。結果、電池全体として体積エネルギー密度が低下する。一方で、全固体の単位電池の場合はそのような必要はないので、電池全体の体積エネルギー密度を高めることが可能である。
(Unit cell 10)
The unit cell 10 is a battery unit that can be discharged or charged by an electrochemical reaction. The electricity generated in the unit cell 10 is taken out through the current collector and the first and second metal foils. The unit cell 10 includes a solid electrolyte. For example, in the unit cell 10, ions move between the positive electrode and the negative electrode through a solid electrolyte layer containing a sulfide solid electrolyte. The unit cell 10 is an all-solid unit cell and does not contain an electrolytic solution. In the case of an electrolyte battery, there is a possibility that the electrolyte solution and the endothermic material may react. Therefore, in order to prevent contact between the electrolyte solution and the endothermic material, a separate layer or the like is provided between the electrolyte battery and the endothermic material. There is a need. As a result, the volume energy density of the battery as a whole decreases. On the other hand, in the case of an all-solid unit battery, such a need is not necessary, so that the volume energy density of the entire battery can be increased.

なお、以下の説明では、素電池10としてリチウムイオン全固体電池を例示して説明するが、素電池10として適用可能な全固体電池は、リチウムイオン電池に限定されない。用途に応じてナトリウムイオン電池、銅イオン電池、銀イオン電池やその他の金属イオン電池とすることも考えられる。ただし、エネルギー密度が高いことから、リチウムイオン全固体電池とすることが好ましい。また、素電池10は一次電池であってもよいし、二次電池であってもよい。ただし、電池の異常発熱は、充放電を繰り返して電池を長期間使用する場合に発生し易い。すなわち、上記の効果がより顕著となる観点から、素電池10は一次電池よりも二次電池であることが好ましい。   In the following description, a lithium ion all-solid battery will be described as an example of the unit cell 10, but the all-solid battery applicable as the unit cell 10 is not limited to a lithium ion battery. Depending on the application, a sodium ion battery, a copper ion battery, a silver ion battery, and other metal ion batteries may be considered. However, since the energy density is high, a lithium ion all-solid battery is preferable. The unit cell 10 may be a primary battery or a secondary battery. However, abnormal heat generation of the battery is likely to occur when the battery is used for a long time by repeated charging and discharging. That is, it is preferable that the unit cell 10 is a secondary battery rather than a primary battery from the viewpoint that the above effect becomes more remarkable.

図2は、素電池10を模式的に説明する図である。図2(A)は、素電池10の平面図であり、図2(B)は素電池10の底面図であり、図2(C)は図2(A)のC−C矢視側面図である。素電池10は、正極11、負極12、及び、正極11と負極12との間に配置された固体電解質層13を備える。正極11は正極合剤層11a及び正極集電体11bを備え、負極12は負極合剤層12a及び負極集電体12bを備える。なお図2には、素電池10とともに第1の金属箔301及び第2の金属箔302を併せて示している。   FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the unit cell 10. 2A is a plan view of the unit cell 10, FIG. 2B is a bottom view of the unit cell 10, and FIG. 2C is a side view taken along the line CC in FIG. 2A. It is. The unit cell 10 includes a positive electrode 11, a negative electrode 12, and a solid electrolyte layer 13 disposed between the positive electrode 11 and the negative electrode 12. The positive electrode 11 includes a positive electrode mixture layer 11a and a positive electrode current collector 11b, and the negative electrode 12 includes a negative electrode mixture layer 12a and a negative electrode current collector 12b. In FIG. 2, the first metal foil 301 and the second metal foil 302 are shown together with the unit cell 10.

正極合剤層11a及び負極合剤層12aは、少なくとも活物質を含み、さらに任意に固体電解質、バインダー及び導電助剤を含む。活物質はイオンを吸蔵及び放出することが可能な任意の活物質を用いることができる。活物質のうち、イオンを吸蔵及び放出する電位(充放電電位)の異なる2つの物質を選択し、貴な電位を示す物質を正極活物質とし、卑な電位を示す物質を後述の負極活物質として、それぞれ用いることができる。リチウム電池を構成する場合は、例えば、正極活物質としてコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、Li1+αNi1/3Mn1/3Co-1/3、マンガン酸リチウム、スピネル型リチウム複合酸化物、チタン酸リチウム等のリチウム含有複合酸化物を用いることができ、負極活物質としてグラファイト、ハードカーボン等の炭素材料、Si及びSi合金、LiTi12等を用いることができる。尚、正極活物質は表面にニオブ酸リチウム等の被覆層を有していてもよい。固体電解質は無機固体電解質が好ましい。有機ポリマー電解質と比較してイオン伝導度が高いためである。また、有機ポリマー電解質と比較して、耐熱性に優れるためである。好ましい固体電解質としては、LiPO等の酸化物固体電解質やLiS−P、LiS−SiS、LiI−LiS−SiS、LiI−SiS−P、LiI−LiS−P、LiI−LiPO−P等の硫化物固体電解質を例示することができる。これらの中でも、特に、LiS−Pを含む硫化物固体電解質が好ましい。バインダーは、公知のバインダーをいずれも適用可能である。例えば、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリレートブタジエンゴム(ABR)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)等である。導電助剤としてはアセチレンブラックやケッチェンブラック等の炭素材料や、ニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料を用いることができる。正極活物質層11a及び負極活物質層12aにおける各成分の含有量や正極活物質層11a及び負極活物質層12aの形状及び厚みは、従来と同様とすることができる。なお、正極活物質層11a及び負極活物質層12aは、活物質と、任意に含有させる固体電解質、バインダー及び導電助剤とを溶剤に入れて混練することによりスラリー状の電極組成物を得た後、この電極組成物を集電体の表面に塗布し乾燥する等の過程を経ることにより作製することができる。 The positive electrode mixture layer 11a and the negative electrode mixture layer 12a include at least an active material, and optionally further include a solid electrolyte, a binder, and a conductive additive. Any active material capable of occluding and releasing ions can be used as the active material. Among the active materials, two materials having different potentials for charging and discharging ions (charge / discharge potential) are selected, a material showing a noble potential is used as a positive electrode active material, and a material showing a base potential is used as a negative electrode active material described later. Can be used respectively. When constituting a lithium battery, for example, as a positive electrode active material, lithium cobaltate, lithium nickelate, Li 1 + α Ni 1/3 Mn 1/3 Co- 1/3 O 2 , lithium manganate, spinel-type lithium composite oxide Lithium-containing composite oxides such as lithium titanate can be used, and carbon materials such as graphite and hard carbon, Si and Si alloys, Li 4 Ti 5 O 12 and the like can be used as the negative electrode active material. The positive electrode active material may have a coating layer such as lithium niobate on the surface. The solid electrolyte is preferably an inorganic solid electrolyte. This is because the ionic conductivity is higher than that of the organic polymer electrolyte. Moreover, it is because it is excellent in heat resistance compared with an organic polymer electrolyte. Preferred solid electrolytes include oxide solid electrolytes such as Li 3 PO 4 , Li 2 S—P 2 S 5 , Li 2 S—SiS 2 , LiI—Li 2 S—SiS 2 , LiI—Si 2 S—P 2. it can be exemplified S 5, LiI-Li 2 S -P 2 O 5, LiI-Li 3 PO 4 -P 2 S 5 sulfide solid electrolyte such. Among these, a sulfide solid electrolyte containing Li 2 S—P 2 S 5 is particularly preferable. Any known binder can be used as the binder. Examples thereof include butadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), acrylate butadiene rubber (ABR), and polyvinylidene fluoride (PVdF). As the conductive assistant, carbon materials such as acetylene black and ketjen black, and metal materials such as nickel, aluminum, and stainless steel can be used. The content of each component in the positive electrode active material layer 11a and the negative electrode active material layer 12a, and the shape and thickness of the positive electrode active material layer 11a and the negative electrode active material layer 12a can be the same as those in the past. In addition, the positive electrode active material layer 11a and the negative electrode active material layer 12a obtained the slurry-like electrode composition by putting the active material, the solid electrolyte arbitrarily contained, a binder, and a conductive support agent in a solvent and kneading. Thereafter, the electrode composition can be prepared by applying the electrode composition to the surface of the current collector and drying it.

正極集電体11b及び負極集電体12bは、金属箔や金属メッシュ等により構成すればよい。特に金属箔が好ましい。集電体として金属箔を用いることにより、正極集電体11bと第1の金属箔301とを同一の材料で一体に形成することができ、また負極集電体12bと第2の金属箔302とを同一の材料で一体に形成することができるので、製造工程の簡略化が可能になる。正極集電体11bを構成し得る金属としては、ステンレス鋼、Ni、Cr、Au、Pt、Al、Fe、Ti、Zn等を例示することができる。負極集電体12bを構成し得る金属としては、ステンレス鋼、Cu、Ni、Fe、Ti、Co、Zn等を例示することができる。   The positive electrode current collector 11b and the negative electrode current collector 12b may be formed of a metal foil, a metal mesh, or the like. Metal foil is particularly preferable. By using a metal foil as the current collector, the positive electrode current collector 11b and the first metal foil 301 can be integrally formed of the same material, and the negative electrode current collector 12b and the second metal foil 302 can be formed. Can be integrally formed of the same material, so that the manufacturing process can be simplified. Examples of the metal that can constitute the positive electrode current collector 11b include stainless steel, Ni, Cr, Au, Pt, Al, Fe, Ti, and Zn. Examples of the metal that can constitute the negative electrode current collector 12b include stainless steel, Cu, Ni, Fe, Ti, Co, and Zn.

固体電解質層13は、正極合剤層11aに含まれる正極活物質及び負極合剤層12aに含まれる負極活物質が吸蔵及び放出するイオンの伝導性を有する固体電解質を含んでなる。そのような固体電解質としては、正極合剤層11a及び負極合剤層12aに関連して上記説明した固体電解質を特に制限なく用いることができる。ただし固体電解質層13は硫化物固体電解質を含むことが好ましい。好ましい固体電解質の例としては、LiPO等の酸化物固体電解質やLiS−P、LiS−SiS、LiI−LiS−SiS、LiI−SiS−P、LiI−LiS−P、LiI−LiPO−P等の硫化物固体電解質を挙げることができる。これらの中でも、特に、LiS−Pを含む硫化物固体電解質が好ましい。固体電解質層13は、2種以上の固体電解質を含んでいてもよい。また、固体電解質層13は任意にバインダーを含む。バインダーは正極や負極に用いられるバインダーと同様のものを用いることができる。固体電解質層13における各成分の含有量や固体電解質層13の形状及び厚みは、従来と同様とすることができる。なお、固体電解質層13は、固体電解質と、任意に含有させるバインダーとを溶剤に入れて混練することによりスラリー状の電解質組成物を得た後、この電解質組成物を基材の表面に塗布し乾燥する等の過程を経ることにより作製することができる。 The solid electrolyte layer 13 includes a solid electrolyte having conductivity of ions occluded and released by the positive electrode active material contained in the positive electrode mixture layer 11a and the negative electrode active material contained in the negative electrode mixture layer 12a. As such a solid electrolyte, the solid electrolyte described above in relation to the positive electrode mixture layer 11a and the negative electrode mixture layer 12a can be used without particular limitation. However, the solid electrolyte layer 13 preferably contains a sulfide solid electrolyte. Examples of preferred solid electrolytes include oxide solid electrolytes such as Li 3 PO 4 , Li 2 S—P 2 S 5 , Li 2 S—SiS 2 , LiI—Li 2 S—SiS 2 , LiI—Si 2 S—. can be mentioned P 2 S 5, LiI-Li 2 S-P 2 O 5, LiI-Li 3 PO 4 -P 2 S 5 sulfide solid electrolyte such. Among these, a sulfide solid electrolyte containing Li 2 S—P 2 S 5 is particularly preferable. The solid electrolyte layer 13 may contain two or more kinds of solid electrolytes. The solid electrolyte layer 13 optionally contains a binder. As the binder, the same binder as that used for the positive electrode and the negative electrode can be used. The content of each component in the solid electrolyte layer 13 and the shape and thickness of the solid electrolyte layer 13 can be the same as those in the past. The solid electrolyte layer 13 is obtained by applying a slurry electrolyte composition by kneading a solid electrolyte and an arbitrarily contained binder in a solvent, and then applying the electrolyte composition to the surface of the substrate. It can be produced through a process such as drying.

(金属箔301、302)
図2には、素電池10とともに第1の金属箔301及び第2の金属箔302を併せて示している。第1の金属箔301は正極集電体11bと電気的に接続されており、第2の金属箔302は負極集電体12bと電気的に接続されている。第1の金属箔301を構成し得る金属の例としては、Ag、Cu、Au等の公知の高導電性金属のほか、正極集電体11bを構成し得る金属として上記説明した金属を挙げることができる。また第2の金属箔302を構成し得る金属の例としては、Ag、Cu、Au等の公知の高導電性金属のほか、負極集電体12bを構成し得る金属として上記説明した金属を挙げることができる。素電池10において、第1の金属箔301は正極集電体11bと同一の材料で一体に形成されており、第2の金属箔302は負極集電体12bと同一の材料で一体に形成されている。このような形態によれば、全固体電池1000の製造工程を簡略化することが可能になる。
(Metal foil 301, 302)
In FIG. 2, the first metal foil 301 and the second metal foil 302 are shown together with the unit cell 10. The first metal foil 301 is electrically connected to the positive electrode current collector 11b, and the second metal foil 302 is electrically connected to the negative electrode current collector 12b. Examples of metals that can constitute the first metal foil 301 include the metals described above as the metals that can constitute the positive electrode current collector 11b, in addition to known high-conductivity metals such as Ag, Cu, and Au. Can do. Examples of metals that can constitute the second metal foil 302 include the metals described above as the metals that can constitute the negative electrode current collector 12b, in addition to known high-conductivity metals such as Ag, Cu, and Au. be able to. In the unit cell 10, the first metal foil 301 is integrally formed of the same material as the positive electrode current collector 11b, and the second metal foil 302 is integrally formed of the same material as the negative electrode current collector 12b. ing. According to such a form, it becomes possible to simplify the manufacturing process of the all-solid-state battery 1000.

(積層体110)
上記の各層(正極集電体11b、正極合剤層11a、固体電解質層13、負極合剤層12a、及び負極集電体12b)が積層されて一体化されることで素電池10が構成される。全固体電池1000に備えられる素電池10の数は特に限定されるものではなく、1以上の任意の数とすることができる。特に素電池10が複数積層されることで積層体(積層電池)とされていることが好ましい。全固体電池1000は積層体(積層電池)110を備えている。図3は、積層体110を模式的に説明する断面図である。積層体110は、複数の素電池10、10、…が、集電体(正極集電体11b又は負極集電体12b)を共有することにより一体に積層されてなる。積層体110において、一体に隣接する素電池10、10の組に共有されている正極集電体11bには、その両面に正極合剤層11aが設けられている。また一体に隣接する素電池10、10の組に共有されている負極集電体12bには、その両面に負極合剤層12aが設けられている。そして正極集電体11b、11b、…はそれぞれ第1の金属箔301、301、…に電気的に接続されており、負極集電体12b、12b、…はそれぞれ第2の金属箔302、302、…に電気的に接続されている。図1(B)に示したように、正極集電体11b、11b、…のそれぞれに電気的に接続された第1の金属箔301、301、…はいずれも、集箔部300を経て端子部200において正極端子201に電気的に接続されている。また図1(C)に示したように、負極集電体12b、12b、…のそれぞれに電気的に接続された第2の金属箔302、302、…はいずれも、集箔部300を経て端子部200において負極端子202に電気的に接続されている。このようにして、各素電池10は電気的に並列に接続されている。
(Laminated body 110)
The unit cell 10 is configured by laminating and integrating the above layers (the positive electrode current collector 11b, the positive electrode mixture layer 11a, the solid electrolyte layer 13, the negative electrode mixture layer 12a, and the negative electrode current collector 12b). The The number of the unit cells 10 provided in the all-solid-state battery 1000 is not particularly limited, and may be an arbitrary number of 1 or more. In particular, it is preferable that a plurality of unit cells 10 are stacked to form a stacked body (laminated battery). The all solid state battery 1000 includes a laminated body (laminated battery) 110. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating the stacked body 110. The stacked body 110 is formed by integrally stacking a plurality of unit cells 10, 10,... By sharing a current collector (positive electrode current collector 11b or negative electrode current collector 12b). In the laminated body 110, the positive electrode current collector 11b shared by the set of unit cells 10 and 10 adjacent to each other is provided with a positive electrode mixture layer 11a on both surfaces thereof. Further, the negative electrode current collector 12b shared by the set of adjacent unit cells 10 and 10 is provided with a negative electrode mixture layer 12a on both surfaces thereof. The positive electrode current collectors 11b, 11b,... Are electrically connected to the first metal foils 301, 301,..., Respectively, and the negative electrode current collectors 12b, 12b,. , ... are electrically connected. As shown in FIG. 1B, each of the first metal foils 301, 301,... Electrically connected to each of the positive electrode current collectors 11b, 11b,. The part 200 is electrically connected to the positive terminal 201. Further, as shown in FIG. 1C, the second metal foils 302, 302,... Electrically connected to the negative electrode current collectors 12b, 12b,. The terminal portion 200 is electrically connected to the negative terminal 202. In this way, the unit cells 10 are electrically connected in parallel.

(正極端子201、負極端子202)
再び図1(B)及び図1(C)を参照する。全固体電池1000は、正極端子201及び負極端子202を備える端子部200を有している。積層体110の各正極集電体11bから引き出された第1の金属箔301は正極端子201に電気的に接続されており、積層体110の各負極集電体12bから引き出された第2の金属箔302は負極端子202に電気的に接続されている。正極端子201及び負極端子202には、従来通り各種金属材料を特に制限なく用いることができる。また第1の金属箔301を正極端子201に電気的に接続する方法、及び、第2の金属箔302を負極端子202に電気的に接続する方法としては、スポット溶接、レーザー溶接、抵抗溶接、電磁圧接、シーム溶接、ロウ付け等の公知の接続手法を特に制限なく用いることができる。
(Positive electrode terminal 201, negative electrode terminal 202)
Reference is again made to FIGS. 1B and 1C. The all-solid-state battery 1000 has a terminal portion 200 that includes a positive electrode terminal 201 and a negative electrode terminal 202. The first metal foil 301 drawn out from each positive electrode current collector 11b of the multilayer body 110 is electrically connected to the positive electrode terminal 201, and the second metal foil 301 drawn out from each negative electrode current collector 12b of the multilayer body 110. The metal foil 302 is electrically connected to the negative electrode terminal 202. Various metal materials can be used for the positive electrode terminal 201 and the negative electrode terminal 202 without limitation as usual. Further, as a method of electrically connecting the first metal foil 301 to the positive electrode terminal 201 and a method of electrically connecting the second metal foil 302 to the negative electrode terminal 202, spot welding, laser welding, resistance welding, A known connection method such as electromagnetic pressure welding, seam welding, brazing or the like can be used without particular limitation.

(吸熱材303)
再び図1(B)及び図1(C)を参照する。全固体電池1000は、第1の金属箔301及び第2の金属箔302に接して集箔部300に配置された吸熱材303を備えている。吸熱材303は、吸熱材料として1種以上の糖アルコールを含み、吸熱材料以外にバインダーが含まれていてもよい。全固体電池1000においては、集箔部300において、第1の金属箔301及び第2の金属箔302に接して吸熱材303が配置されており、各素電池10と正極端子201との間の導電経路及び各素電池10と負極端子202との間の導電経路には第1の金属箔301及び第2の金属箔302よりも高い電気抵抗をもたらす素子(例えば温度ヒューズやサーミスタ等。)が回路に直列に挿入されていないので、全固体電池1000によれば電池の抵抗損失を増加させることなく電池の急激な昇温を抑制することが可能である。また全固体電池1000においては、吸熱材303が集箔部300において第1の金属箔301及び第2の金属箔302に接して配置されており、したがって吸熱材303と発熱箇所である各素電池10との距離が短いので、発熱箇所である各素電池10と吸熱材303との間の熱抵抗が低減されている。よって全固体電池1000によれば、電池から発せられた熱を吸熱材303が効率的に吸収できるので、電池の昇温をより効果的に抑制することが可能である。なお吸熱材303は、無機水和物を含まないことが好ましい。
(Endothermic material 303)
Reference is again made to FIGS. 1B and 1C. The all-solid-state battery 1000 includes an endothermic material 303 disposed in the foil collection unit 300 in contact with the first metal foil 301 and the second metal foil 302. The endothermic material 303 includes one or more sugar alcohols as an endothermic material, and may include a binder in addition to the endothermic material. In the all-solid-state battery 1000, an endothermic material 303 is disposed in contact with the first metal foil 301 and the second metal foil 302 in the foil collection unit 300, and between each unit cell 10 and the positive electrode terminal 201. In the conductive path and the conductive path between each unit cell 10 and the negative electrode terminal 202, an element (for example, a thermal fuse, a thermistor, or the like) that provides higher electrical resistance than the first metal foil 301 and the second metal foil 302 is provided. Since it is not inserted in series with the circuit, the all-solid-state battery 1000 can suppress a rapid temperature rise of the battery without increasing the resistance loss of the battery. In all solid state battery 1000, heat absorbing material 303 is arranged in contact with first metal foil 301 and second metal foil 302 in foil collecting section 300, and therefore each heat absorbing material 303 and each unit cell that is a heat generation location. Since the distance to 10 is short, the thermal resistance between each unit cell 10 that is a heat generation point and the heat absorbing material 303 is reduced. Therefore, according to the all-solid-state battery 1000, since the heat-absorbing material 303 can efficiently absorb the heat generated from the battery, it is possible to more effectively suppress the temperature rise of the battery. Note that the endothermic material 303 preferably contains no inorganic hydrate.

吸熱材303は、1種以上の糖アルコールを含む。これら糖アルコールは、電池の通常時は固体として存在する一方で、電池の異常発熱時は融解することで熱を吸収する。   The endothermic material 303 contains one or more sugar alcohols. These sugar alcohols exist as a solid during normal battery operation, and absorb heat by melting when the battery is abnormally heated.

本発明者らの知見によれば、糖アルコールは(I)融解により吸熱する材料であり、(II)塑性変形が可能で容易に層状とすることができ、(III)電池の作動温度において水を放出することがない。   According to the knowledge of the present inventors, sugar alcohol is (I) a material that absorbs heat by melting, (II) can be plastically deformed and easily layered, and (III) water at the battery operating temperature. Will not be released.

糖アルコールの例としては、マンニトール、キシリトール、エリスリトール、ラクチトール、マルチトール、ソルビトール、ガラクチトール等を挙げることができる。吸熱材303は、糖アルコールとしてマンニトールを含むことが特に好ましい。マンニトールは、他の糖アルコールと比較して吸熱量が大きい。また、マンニトールは、溶融して吸熱層として機能した後であっても、冷却によって容易に再固化する。すなわち、マンニトールは吸熱材料として繰り返し使用することが可能と考えられる。   Examples of sugar alcohols include mannitol, xylitol, erythritol, lactitol, maltitol, sorbitol, galactitol and the like. The endothermic material 303 particularly preferably contains mannitol as a sugar alcohol. Mannitol has a large endotherm compared to other sugar alcohols. Further, mannitol is easily re-solidified by cooling even after it has melted and functions as an endothermic layer. That is, it is considered that mannitol can be used repeatedly as an endothermic material.

糖アルコールは、上述の通り、電池の通常時は固体として存在する一方で、電池の異常発熱時は融解することで熱を吸収する。糖アルコール(吸熱材303が2種以上の糖アルコールの混合物を含む場合には該混合物。)は、(a)融点が70℃以上250℃以下であるか、(b)70℃以上250℃以下に吸熱開始温度及び吸熱ピーク温度を有するか、又は(c)示唆走査熱量測定(アルゴン雰囲気下、昇温速度10℃/分)によって得られるDSC曲線において、70℃以上250℃以下で吸熱反応が完了するものであることが好ましい。このような特性を有する糖アルコールを用いることにより、電池から発せられた熱をより適切な温度領域において吸収することができる。   As described above, the sugar alcohol exists as a solid during normal battery operation, and absorbs heat by melting when the battery generates abnormal heat. Sugar alcohol (the mixture when endothermic material 303 contains a mixture of two or more sugar alcohols) is either (a) a melting point of 70 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, or (b) 70 ° C. or higher and 250 ° C. or lower. In the DSC curve obtained by the endothermic onset temperature and the endothermic peak temperature or (c) suggested scanning calorimetry (in an argon atmosphere, the heating rate is 10 ° C./min) It is preferred that it be completed. By using a sugar alcohol having such characteristics, heat generated from the battery can be absorbed in a more appropriate temperature range.

吸熱材303中の糖アルコールの含有量(吸熱材303が2種以上の糖アルコールを含む場合には合計の含有量。)は特に限定されるものではないが、好ましくは80質量%以上、より好ましくは95質量%以上である。上限は特に限定されない。例えば、吸熱材303は、任意的に含有されるバインダー以外に、糖アルコールのみを含んでもよい。   The content of sugar alcohol in the endothermic material 303 (the total content when the endothermic material 303 includes two or more sugar alcohols) is not particularly limited, but is preferably 80% by mass or more. Preferably it is 95 mass% or more. The upper limit is not particularly limited. For example, the endothermic material 303 may include only a sugar alcohol in addition to the optionally contained binder.

吸熱材303は無機水和物を含まないことが好ましい。無機水和物は電池の作動温度(60℃)においてもわずかながら水(水和水)を放出する。素電池10が硫化物固体電解質を含む場合、無機水和物から放出された水和水と硫化物固体電解質とが反応することにより、硫化物固体電解質が劣化するおそれがある。   The endothermic material 303 preferably does not contain an inorganic hydrate. The inorganic hydrate releases a small amount of water (hydration water) even at the battery operating temperature (60 ° C.). When the unit cell 10 includes a sulfide solid electrolyte, the sulfide solid electrolyte may deteriorate due to the reaction between the hydrated water released from the inorganic hydrate and the sulfide solid electrolyte.

吸熱材303は糖アルコール以外にバインダーを含んでもよい。バインダーは、上記の固体状態の糖アルコール同士をより強固に結着するものである。バインダーとしては、糖アルコールと化学反応を起こさないものを特に制限なく用いることができ、ブタジエンゴム(BR)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)等の種々のバインダーを用いることができる。吸熱材303中のバインダーの含有量(バインダーを2種以上含む場合には合計の含有量。)は特に限定されるものではないが、好ましくは20質量%以下、より好ましくは5質量%以下である。下限は特に限定されず、0質量%であってもよい。糖アルコールは上述の通り塑性変形が可能であり、加圧等により一定の形状に成形可能である。また糖アルコールは有機溶媒に溶解することができるので、例えば第1の金属箔301及び第2の金属箔302に糖アルコールの溶液を塗布した後、溶媒を蒸発させることにより、糖アルコールを第1の金属箔301及び第2の金属箔302に密着させ、第1の金属箔301及び第2の金属箔302と吸熱材303との間の熱抵抗を低減することが可能である。このように、バインダーを配合せずとも吸熱材303を構成可能である。   The endothermic material 303 may contain a binder in addition to the sugar alcohol. The binder binds the sugar alcohols in the solid state more firmly. As the binder, those that do not cause a chemical reaction with the sugar alcohol can be used without particular limitation, and various binders such as butadiene rubber (BR) and polyvinylidene fluoride (PVdF) can be used. The binder content in the endothermic material 303 (the total content when two or more binders are included) is not particularly limited, but is preferably 20% by mass or less, more preferably 5% by mass or less. is there. The lower limit is not particularly limited, and may be 0% by mass. Sugar alcohol can be plastically deformed as described above, and can be formed into a certain shape by pressurization or the like. In addition, since the sugar alcohol can be dissolved in an organic solvent, for example, after applying a solution of the sugar alcohol to the first metal foil 301 and the second metal foil 302, the solvent is evaporated, so that the sugar alcohol is first dissolved. It is possible to reduce the thermal resistance between the first metal foil 301 and the second metal foil 302 and the heat absorbing material 303 by closely contacting the metal foil 301 and the second metal foil 302. Thus, the endothermic material 303 can be configured without blending a binder.

吸熱材303には、吸熱材303の性能を阻害しない範囲で、上記の糖アルコール及びバインダー以外の成分が含まれていてもよい。例えば、無機材料であって加熱されても水分を放出しないものが含まれていてもよい。ただし、吸熱材303には無機材料が含まれないことが好ましい。例えば、無機水酸化物は上記した糖アルコールと化学反応を起こす場合がある。吸熱材303に無機材料が含まれていなくとも、糖アルコールのみで十分な吸熱性能を発揮することから、吸熱材303には、任意に含有されるバインダーを除いて、糖アルコールのみが含まれることが好ましい。   The endothermic material 303 may contain components other than the sugar alcohol and the binder as long as the performance of the endothermic material 303 is not impaired. For example, an inorganic material that does not release moisture even when heated may be included. However, it is preferable that the endothermic material 303 does not contain an inorganic material. For example, an inorganic hydroxide may cause a chemical reaction with the sugar alcohol described above. Even if the heat-absorbing material 303 does not contain an inorganic material, the sugar-absorbing material 303 exhibits sufficient heat-absorbing performance only with the sugar alcohol, so that the heat-absorbing material 303 contains only the sugar alcohol except for the binder that is optionally contained. Is preferred.

吸熱材303の形状は、集箔部300の形状に応じて適宜決定できるが、吸熱材303は集箔部300において第1の金属箔301及び第2の金属箔302と接触していることが必要であり、第1の金属箔及び第2の金属箔302の表面を被覆していることが好ましい。第1の金属箔301及び第2の金属箔302の表面を吸熱材303で被覆してもなお集箔部300に空隙が残る場合には、当該空隙にさらに吸熱材303が充填されていてもよい。   The shape of the heat absorbing material 303 can be determined as appropriate according to the shape of the foil collecting portion 300, but the heat absorbing material 303 is in contact with the first metal foil 301 and the second metal foil 302 in the foil collecting portion 300. It is necessary and it is preferable to coat the surfaces of the first metal foil and the second metal foil 302. Even if the surface of the first metal foil 301 and the second metal foil 302 is covered with the endothermic material 303, even if a gap remains in the foil collecting part 300, the endothermic material 303 may be further filled in the gap. Good.

吸熱材303の緻密度は好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上である。吸熱材303の緻密度が上記下限値以上であることにより、吸熱材303の単位体積当たりの吸熱量を増加させることができるほか、電池から第1の金属箔301及び第2の金属箔302を介して導かれた熱を吸熱材303内に素早く伝播させることができるため、電池の異常な発熱に対して、速やかに熱を吸収することが可能になる。なお、吸熱層の「緻密度」は以下のようにして算出する。まず、吸熱材303の重量及び体積を測定し、密度(嵩密度)を算出する。算出した密度(嵩密度)を真密度で除することで緻密度を算出できる。   The density of the endothermic material 303 is preferably 80% or more, more preferably 85% or more. When the density of the endothermic material 303 is equal to or more than the above lower limit, the endothermic amount per unit volume of the endothermic material 303 can be increased, and the first metal foil 301 and the second metal foil 302 can be removed from the battery. Therefore, it is possible to quickly propagate the heat guided through the heat absorbing material 303, so that it is possible to quickly absorb the heat against the abnormal heat generation of the battery. The “dense density” of the endothermic layer is calculated as follows. First, the weight and volume of the endothermic material 303 are measured, and the density (bulk density) is calculated. The density can be calculated by dividing the calculated density (bulk density) by the true density.

吸熱材303の成形及び配置方法は特に限定されるものではない。例えば、上記の糖アルコールと任意成分であるバインダーとの混合物を種々の形状に成形および配置することにより、吸熱材303を成形及び配置することができる。成形は乾式であっても湿式であっても良い。例えば、乾式成形の場合、上記の各成分を混合したうえで、任意に加熱しながらプレス成形することにより、種々の形状の吸熱材303を作製することができる。また例えば、糖アルコールと任意成分であるバインダーとを溶融させた後で成形してもよい。また例えば、湿式成形の場合、溶媒に上記の各成分を添加して溶液又はスラリーを調製し、当該溶液又はスラリーを第1の金属箔301又は第2の金属箔302の表面に塗布し、任意的にプレス加工を経た後、溶媒を蒸発除去することにより、第1の金属箔301又は第2の金属箔302の表面を被覆する吸熱材303を得てもよい。また例えば、上記溶液又はスラリーを基材上に塗布して乾燥し、任意的にプレス加工を経ることにより、シート状の吸熱材303を得てもよい。溶媒としては、例えば、ヘプタン、エタノール、N−メチルピロリドン、酢酸ブチル、酪酸ブチル等を好ましく用いることができる。また上記の加工方法を組み合わせてもよい。例えば、予め湿式成形により、正極集電体11bと一体に形成された第1の金属箔301の表面及び負極集電体12bと一体に形成された第2の金属箔302の表面を吸熱材303で被覆した後、積層体110を組み立て、さらに第1の金属箔301と正極端子201とを電気的に接続するとともに第2の金属箔302と負極端子202とを電気的に接続した後、集箔部300に残る空間に糖アルコール(又は糖アルコールとバインダーとの混合物)を乾式成形により充填してもよい。   The method for forming and arranging the heat absorbing material 303 is not particularly limited. For example, the endothermic material 303 can be molded and arranged by molding and arranging a mixture of the sugar alcohol and the optional binder in various shapes. Molding may be dry or wet. For example, in the case of dry molding, the heat absorbing material 303 having various shapes can be produced by mixing the above-described components and then press-molding while arbitrarily heating. Further, for example, the sugar alcohol and the optional binder may be melted and then molded. Further, for example, in the case of wet molding, each of the above components is added to a solvent to prepare a solution or slurry, and the solution or slurry is applied to the surface of the first metal foil 301 or the second metal foil 302. In particular, after the press working, the endothermic material 303 covering the surface of the first metal foil 301 or the second metal foil 302 may be obtained by evaporating and removing the solvent. Further, for example, the sheet-like endothermic material 303 may be obtained by applying the above solution or slurry on a substrate, drying it, and optionally performing press processing. As the solvent, for example, heptane, ethanol, N-methylpyrrolidone, butyl acetate, butyl butyrate and the like can be preferably used. Moreover, you may combine said processing method. For example, the surface of the first metal foil 301 integrally formed with the positive electrode current collector 11b and the surface of the second metal foil 302 formed integrally with the negative electrode current collector 12b are previously formed by wet forming. Then, the laminated body 110 is assembled, the first metal foil 301 and the positive electrode terminal 201 are electrically connected, and the second metal foil 302 and the negative electrode terminal 202 are electrically connected, The space remaining in the foil part 300 may be filled with sugar alcohol (or a mixture of sugar alcohol and a binder) by dry molding.

(電池ケース400)
電池ケース400は、端子部200の少なくとも一部、発電部100、及び集箔部300を収容可能なものであれば、材質や形状は特に限定されない。例えば、金属製の筐体や、積層された金属箔と樹脂フィルムとを有するラミネートフィルム等を、電池ケース400として用いることができる。
(Battery case 400)
As long as the battery case 400 can accommodate at least a part of the terminal part 200, the power generation part 100, and the foil collecting part 300, the material and shape thereof are not particularly limited. For example, a metal casing, a laminated film having a laminated metal foil and a resin film, or the like can be used as the battery case 400.

本発明に関する上記説明では、第1の金属箔301が正極集電体11bと同一の材料で一体に形成され、第2の金属箔302が負極集電体12bと同一の材料で一体に形成されている形態の全固体電池1000を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。第1の金属箔と正極集電体とが電気的に接続されている限り、当該接続の形態は特に制限されるものではなく、例えば別個の部材である第1の金属箔と正極集電体とが溶接やロウ付け等の公知の手段により電気的に接続されている形態の全固体電池とすることも可能である。同様に、第2の金属箔と負極集電体とが電気的に接続されている限り、当該接続の形態は特に制限されるものではなく、例えば別個の部材である第2の金属箔と負極集電体とが溶接やロウ付け等の公知の手段により電気的に接続されている形態の全固体電池とすることも可能である。   In the above description of the present invention, the first metal foil 301 is integrally formed of the same material as the positive electrode current collector 11b, and the second metal foil 302 is integrally formed of the same material as the negative electrode current collector 12b. However, the present invention is not limited to this form. As long as the first metal foil and the positive electrode current collector are electrically connected, the form of the connection is not particularly limited. For example, the first metal foil and the positive electrode current collector which are separate members are used. It is also possible to make an all-solid battery in a form in which and are electrically connected by known means such as welding or brazing. Similarly, as long as the second metal foil and the negative electrode current collector are electrically connected, the form of the connection is not particularly limited. For example, the second metal foil and the negative electrode which are separate members are used. It is also possible to make an all-solid battery in a form in which the current collector is electrically connected by a known means such as welding or brazing.

本発明に関する上記説明では、6つの素電池10が積層されてなる積層体110を備える形態の全固体電池1000を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。積層体110が備える素電池10の数は、2以上の任意の数とすることができる。ただし、反りが少ない積層電池の提供を容易にする等の観点からは、積層一体化される素電池10の数は、偶数個(2個、4個、6個、…等。)であることが好ましい。   In the above description of the present invention, the all solid state battery 1000 having the stacked body 110 formed by stacking the six unit cells 10 is taken as an example, but the present invention is not limited to this mode. The number of the unit cells 10 included in the stacked body 110 can be an arbitrary number of 2 or more. However, from the viewpoint of facilitating the provision of a laminated battery with less warpage, the number of unit cells 10 to be laminated and integrated is an even number (2, 4, 6,...). Is preferred.

本発明に関する上記説明では、全ての隣接する素電池10、10の組が集電体(正極集電体11b又は負極集電体12b)を共有することにより一体とされている積層体110を備える形態の全固体電池1000を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、所定個数の素電池10、10…が一体に積層された一方の素電池の組と、所定個数の素電池10、10、…が一体に積層された他方の素電池の組との間で、集電体が共有されていない形態の積層体を備える全固体電池とすることも可能である。   In the above description related to the present invention, the set of all adjacent unit cells 10 and 10 includes the stacked body 110 integrated by sharing the current collector (the positive electrode current collector 11b or the negative electrode current collector 12b). Although the form of the all-solid-state battery 1000 is given as an example, the present invention is not limited to this form. For example, between a set of one unit cell in which a predetermined number of unit cells 10, 10,... Are integrally stacked and a set of the other unit cell in which a predetermined number of unit cells 10, 10,. Thus, an all-solid-state battery including a stacked body in which the current collector is not shared is also possible.

本発明に関する上記説明では、全ての素電池10、10、…が電気的に並列に接続された形態の全固体電池1000を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、電気的に直列に接続された複数の素電池を備える形態の全固体電池とすることも可能である。   In the above description of the present invention, the all solid state battery 1000 in which all the unit cells 10, 10,... Are electrically connected in parallel has been taken as an example, but the present invention is not limited to this form. For example, an all solid state battery having a plurality of unit cells electrically connected in series may be used.

以下、実施例及び比較例に基づき、本発明についてさらに詳述するが、下記の実施例は本発明の例であり、下記の実施例に本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples and comparative examples. However, the following examples are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

<実施例1>
下記1.〜6.の手順により、本発明のリチウムイオン全固体電池を作製した。
(1.正極合剤層の作製)
正極活物質材料として3元系活物質(粒径1〜10μm)を100重量部と、固体電解質として硫化物固体電解質を33.3重量部と、バインダーとしてPVdFを1.5重量部とを、固形分が50重量%となるようにヘプタン中で混合し、超音波ホモジナイザー(SMT社製UH−50)を用いて固形分をヘプタン中に分散させることにより、正極合剤ペーストを調製した。得られた正極合剤ペーストを、第1の金属箔と同一の材料で一体に形成された正極集電体(アルミ箔)の表面に塗布した後乾燥させることにより、正極集電体の表面に正極合剤層を作製した。
<Example 1>
1. ~ 6. The lithium ion all-solid battery of the present invention was produced by the procedure described above.
(1. Preparation of positive electrode mixture layer)
100 parts by weight of a ternary active material (particle size 1 to 10 μm) as a positive electrode active material, 33.3 parts by weight of a sulfide solid electrolyte as a solid electrolyte, and 1.5 parts by weight of PVdF as a binder, A positive electrode mixture paste was prepared by mixing in heptane so that the solid content was 50% by weight and dispersing the solid content in heptane using an ultrasonic homogenizer (UH-50 manufactured by SMT). The obtained positive electrode mixture paste is applied to the surface of the positive electrode current collector (aluminum foil) integrally formed of the same material as that of the first metal foil and then dried, so that the surface of the positive electrode current collector is dried. A positive electrode mixture layer was prepared.

(2.負極合剤層の作製)
負極活物質材料として天然黒鉛を100重量部と、固体電解質として硫化物固体電解質を72.4重量部と、バインダーとしてPVdFを1.1重量部とを、固形分が50重量%となるようにヘプタン中で混合し、超音波ホモジナイザー(SMT社製UH−50)を用いて固形分をヘプタン中に分散させることにより、負極合剤ペーストを調製した。得られた負極合剤ペーストを、第2の金属箔と同一の材料で一体に形成された負極集電体(銅箔)の表面に塗布した後乾燥させることにより、負極集電体の表面に負極合剤層を作製した。
(2. Production of negative electrode mixture layer)
100 parts by weight of natural graphite as a negative electrode active material, 72.4 parts by weight of a sulfide solid electrolyte as a solid electrolyte, 1.1 parts by weight of PVdF as a binder, and a solid content of 50% by weight A negative electrode mixture paste was prepared by mixing in heptane and dispersing the solid content in heptane using an ultrasonic homogenizer (UH-50 manufactured by SMT). The obtained negative electrode mixture paste is applied to the surface of the negative electrode current collector (copper foil) integrally formed of the same material as the second metal foil, and then dried, so that the surface of the negative electrode current collector is removed. A negative electrode mixture layer was prepared.

(3.固体電解質層の作製)
固体電解質として硫化物固体電解質を95重量部と、バインダーとしてPVdFを5重量部とを、固形分が50重量%となるようにヘプタン中で混合し、超音波ホモジナイザー(SMT社製UH−50)を用いて固形分をヘプタン中に分散させることにより、スラリー状の固体電解質組成物を調製した。得られた固体電解質組成物を負極層または正極層の表面に塗布した後乾燥させることにより、負極層または正極層の表面に固体電解質層を作製した。
(3. Production of solid electrolyte layer)
95 parts by weight of a sulfide solid electrolyte as a solid electrolyte and 5 parts by weight of PVdF as a binder are mixed in heptane so that the solid content is 50% by weight, and an ultrasonic homogenizer (UH-50 manufactured by SMT) is mixed. The solid content was dispersed in heptane using a slurry to prepare a slurry solid electrolyte composition. The obtained solid electrolyte composition was applied to the surface of the negative electrode layer or the positive electrode layer and then dried to prepare a solid electrolyte layer on the surface of the negative electrode layer or the positive electrode layer.

(4.吸熱材の配置(1))
マンニトールを溶媒(ヘプタン)に溶解し、第1の金属箔及び第2の金属箔のそれぞれの表面に塗工した後乾燥させることにより、第1の金属箔及び第2の金属箔の表面を吸熱材(マンニトール)で被覆した。
(4. Endothermic material arrangement (1))
Mannitol is dissolved in a solvent (heptane), applied to the surfaces of the first metal foil and the second metal foil, and then dried to absorb the heat of the surfaces of the first metal foil and the second metal foil. Covered with material (mannitol).

(5.積層体の組み立て及び配線)
固体電解質層を挟んで正極と負極とが対向する組が合計20組になるよう、表面に正極合剤層が設けられた正極集電体(上記1.で作製)、表面に負極合剤層が設けられた負極集電体(上記2.で作製)、及び固体電解質層(上記3.で作製)を積層した後、第1の金属箔のそれぞれを正極端子に接続し、第2の金属箔のそれぞれを負極端子に接続することにより、積層体、第1及び第2の金属箔、並びに正極端子及び負極端子を備える容量2Ahの電池アセンブリ(積層電池)を作製した。
(5. Assembly and wiring of laminate)
A positive electrode current collector (prepared in 1 above) having a positive electrode mixture layer provided on the surface so that the total number of pairs in which the positive electrode and the negative electrode face each other across the solid electrolyte layer is 20, and the negative electrode mixture layer on the surface After laminating a negative electrode current collector (produced in 2 above) provided with a solid electrolyte layer (produced in 3 above), each of the first metal foils was connected to a positive electrode terminal, and the second metal By connecting each of the foils to the negative electrode terminal, a battery assembly (laminated battery) having a capacity of 2 Ah including the laminate, the first and second metal foils, and the positive electrode terminal and the negative electrode terminal was produced.

(6.吸熱材の配置(2))
電池アセンブリ(上記5.で作製)が収まるようにアルミラミネートをエンボス加工し、エンボス凹部(集箔部となるべき部位)に吸熱材としてマンニトールを配置した後、電池アセンブリをアルミラミネート内に収容して、アルミラミネートを封止した。
(6. Endothermic material arrangement (2))
After embossing the aluminum laminate so that the battery assembly (prepared in 5. above) fits, and placing mannitol as an endothermic material in the embossed recess (site to be the foil collecting part), the battery assembly is housed in the aluminum laminate. The aluminum laminate was sealed.

<比較例1>
上記手順4.を行わなかったこと、及び上記手順6.においてエンボス凹部にマンニトールを配置しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、本発明の範囲外のリチウムイオン全固体電池を作製した。
<Comparative Example 1>
Procedure 4 above. And the above procedure 6. A lithium ion all-solid battery outside the scope of the present invention was produced in the same manner as in Example 1 except that mannitol was not disposed in the embossed recess.

<評価:外部短絡試験>
上記作成した電池のそれぞれを、充電状態(SoC)100%に調整した。該電池の正極端子と負極端子とを外部抵抗5mΩを介して10分間外部短絡し、その間の電池表面の温度変化を熱電対温度計を用いて記録した。
<Evaluation: External short circuit test>
Each of the created batteries was adjusted to 100% charge state (SoC). The positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the battery were externally short-circuited for 10 minutes via an external resistance of 5 mΩ, and the temperature change of the battery surface during that time was recorded using a thermocouple thermometer.

<評価結果>
実施例1の全固体電池は、比較例1の全固体電池に対して、外部短絡中の電池表面の温度上昇が20%低減されていた。この結果から、本発明の全固体電池によれば、電池の急激な温度上昇を抑制可能であることが示された。
<Evaluation results>
In the all solid state battery of Example 1, the temperature increase on the battery surface during the external short circuit was reduced by 20% compared to the all solid state battery of Comparative Example 1. From this result, according to the all-solid-state battery of this invention, it was shown that the rapid temperature rise of a battery can be suppressed.

10 素電池
11 正極
11a 正極合剤層
11b 正極集電体
12 負極
12a 負極合剤層
12b 負極集電体
13 固体電解質層
100 発電部
110 積層体(積層電池)
200 端子部
201 正極端子
202 負極端子
300 集箔部
301 第1の金属箔
302 第2の金属箔
303 吸熱材
400 電池ケース
1000 全固体電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Unit cell 11 Positive electrode 11a Positive electrode mixture layer 11b Positive electrode collector 12 Negative electrode 12a Negative electrode mixture layer 12b Negative electrode collector 13 Solid electrolyte layer 100 Power generation part 110 Stack (laminated battery)
200 terminal portion 201 positive electrode terminal 202 negative electrode terminal 300 foil collecting portion 301 first metal foil 302 second metal foil 303 endothermic material 400 battery case 1000 all solid state battery

Claims (1)

少なくとも一つの素電池を備える発電部と、
正極端子および負極端子を備える端子部と、
前記発電部と前記正極端子とを電気的に接続する少なくとも一つの第1の金属箔、及び、前記発電部と前記負極端子とを電気的に接続する少なくとも一つの第2の金属箔を備え、前記発電部と前記端子部との間に配置された、集箔部と、
前記第1の金属箔及び前記第2の金属箔に接して前記集箔部に配置された吸熱材と、
前記端子部の少なくとも一部、前記発電部、及び前記集箔部を収容する電池ケースとを備え、
前記素電池が固体電解質を含み、
前記吸熱材が1種以上の糖アルコールを含むことを特徴とする、全固体電池。
A power generation unit comprising at least one unit cell;
A terminal portion comprising a positive terminal and a negative terminal;
At least one first metal foil that electrically connects the power generation unit and the positive electrode terminal; and at least one second metal foil that electrically connects the power generation unit and the negative electrode terminal; A foil collecting part disposed between the power generation part and the terminal part;
An endothermic material disposed in the foil collecting portion in contact with the first metal foil and the second metal foil;
A battery case that houses at least a part of the terminal part, the power generation part, and the foil collecting part;
The unit cell includes a solid electrolyte;
The all-solid battery, wherein the endothermic material contains one or more sugar alcohols.
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