JP2019169313A - All-solid battery - Google Patents

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Abstract

To provide an all-solid battery less in the crack in a battery laminate by uniformizing the distribution of a restriction pressure in an in-plane direction of the battery laminate in charge or discharge.SOLUTION: An all-solid battery herein disclosed comprises: a battery laminate having one or more single cells laminated therein; and a pair of end plates holding and binding the battery laminate from both sides in a lamination direction of the one or more single cells. The single cell is formed by laminating a positive electrode current collector layer, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer containing an alloy-based negative electrode active material, and a negative electrode current collector layer in this order. At least one end plate has a slit in at least one of a face on a battery laminate side and a face opposite thereto.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、全固体電池に関する。   The present invention relates to an all solid state battery.

単電池を複数個積層した積層体を備える電池システムは、電気容量が大きく、かつ高電圧が要求される電気自動車等のエネルギー源として利用されつつある。   A battery system including a laminate in which a plurality of unit cells are stacked is being used as an energy source for an electric vehicle or the like that requires a large electric capacity and requires a high voltage.

従来の電池システム、特に車載用の電池システム等においては、振動・衝撃等による単電池同士の位置ズレ防止、電池の寿命・出力性能確保等の観点から、単電池を積層した電池積層体に、エンドプレートや拘束圧力保持部材等の拘束部材を配置し、当該積電池積層体に拘束圧力をかけて使用している。   In conventional battery systems, especially in-vehicle battery systems, etc., from the viewpoint of preventing positional deviation between single cells due to vibration, impact, etc., ensuring battery life and output performance, etc. A constraining member such as an end plate or a constraining pressure holding member is disposed and used by applying constraining pressure to the product battery stack.

これに関して、特許文献１は、イグニッションスイッチのオン・オフに応じて、電池積層体にかかる拘束圧力を制御する構成を開示している。また、特許文献２は、充電時の拘束圧力が放電時の拘束圧力よりも高くなるよう制御する構成を開示している。さらに、特許文献３は、電池積層体にかかる拘束圧力を制御する電池を設けた構成を開示している。   In this regard, Patent Document 1 discloses a configuration for controlling the restraining pressure applied to the battery stack in accordance with the on / off of the ignition switch. Patent Document 2 discloses a configuration for controlling the restraint pressure during charging to be higher than the restraint pressure during discharge. Furthermore, patent document 3 is disclosing the structure which provided the battery which controls the restraint pressure concerning a battery laminated body.

上記の特許文献は、いずれも電池積層体の積層方向にかけられる拘束圧力を制御することを開示している。   The above patent documents all disclose controlling the restraining pressure applied in the stacking direction of the battery stack.

特開２０１２−８９４４６号公報JP 2012-89446 A 特開２０１７−１０３０８３号公報JP 2017-103083 A 特開２０１５−９５２８１号公報JP-A-2015-95281

負極活物質として合金系活物質を用いた単電池を積層した電池積層体を充電すると、合金系活物質の大きい膨張が起こる。電池積層体の積層方向への膨張により、拘束治具による拘束圧力は、電池積層体の面内方向において不均一となる。電池積層体の面内方向において拘束圧力が不均一となると、電池積層体の面内方向の拘束圧力が低い部分において電池積層体の変形が集中し、電池積層体に割れが生じる虞があった。   When a battery stack in which single cells using an alloy-based active material are stacked as a negative electrode active material is charged, the alloy-based active material expands greatly. Due to the expansion of the battery stack in the stacking direction, the restraining pressure by the restraining jig becomes non-uniform in the in-plane direction of the battery stack. If the restraint pressure is not uniform in the in-plane direction of the battery stack, the deformation of the battery stack is concentrated in the portion where the restraint pressure in the in-plane direction of the battery stack is low, and there is a possibility that the battery stack may crack. .

すなわち、本開示の課題は、充放電した際に電池積層体の面内方向における拘束圧力の分布を均一化して、電池積層体の割れが少ない全固体電池を提供することを目的とする。   That is, an object of the present disclosure is to provide an all-solid battery in which the distribution of the restraining pressure in the in-plane direction of the battery stack is uniform when charging / discharging, and the battery stack is less cracked.

本発明者は、以下の方法により上記目的を達成できることを見出した。
単電池が一つ又は複数積層されている電池積層体及び
前記単電池の積層方向の両側から前記電池積層体を挟んで拘束しているエンドプレート
を有し、
前記単電池は、正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、合金系負極活物質を含有する負極活物質層、及び負極集電体層がこの順で積層されて形成されており、
前記エンドプレートの少なくとも一方は、前記電池積層体側の面及びその反対側の面の少なくとも一方にスリットを有する、
全固体電池。 The present inventor has found that the above object can be achieved by the following method.
A battery stack in which one or a plurality of unit cells are stacked, and an end plate constraining the battery stack from both sides in the stacking direction of the unit cells,
The unit cell is formed by laminating a positive electrode current collector layer, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer containing an alloy-based negative electrode active material, and a negative electrode current collector layer in this order. ,
At least one of the end plates has a slit on at least one of the surface on the battery stack side and the surface on the opposite side.
All solid battery.

本開示によれば、充放電した際に電池積層体の面内方向における拘束圧力の分布を均一化して、充放電した際に電池積層体の割れが少ない全固体電池を提供することができる。   According to the present disclosure, it is possible to provide an all-solid-state battery in which the distribution of the restraint pressure in the in-plane direction of the battery stack is uniform when charged and discharged, and the battery stack is less cracked when charged and discharged.

図１は、本開示の全固体電池に用いられるエンドプレートの、電池積層体側の面の一例を図示したものである。FIG. 1 illustrates an example of a surface on the battery stack side of an end plate used in an all-solid battery according to the present disclosure. 図２は、本開示の全固体電池に用いられるエンドプレートの、電池積層体側の面の他の一例を図示したものである。FIG. 2 illustrates another example of the surface on the battery laminate side of the end plate used in the all-solid battery of the present disclosure. 図３は、本開示の全固体電池に用いられるエンドプレートの、電池積層体側の面の他の一例を図示したものである。FIG. 3 illustrates another example of the surface on the battery stack side of the end plate used in the all solid state battery of the present disclosure. 図４は、本開示の全固体電池に用いられるエンドプレートの、電池積層体側の面の他の一例を図示したものである。FIG. 4 illustrates another example of the surface on the battery stack side of the end plate used in the all solid state battery of the present disclosure.

以下、本開示の実施の形態について詳述する。なお、本開示は、以下の実施の形態に限定されるのではなく、開示の本旨の範囲内で種々変形して実施できる。   Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail. Note that the present disclosure is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the disclosure.

本開示の全固体電池は、単電池が一つ又は複数積層されている電池積層体及び単電池の積層方向の両側から電池積層体を挟んで拘束しているエンドプレートを有し、単電池は、正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、合金系負極活物質を含有する負極活物質層、及び負極集電体層がこの順で積層されて形成されており、エンドプレートの少なくとも一方は、電池積層体側の面及びその反対側の面の少なくとも一方にスリットを有する。   An all solid state battery of the present disclosure includes a battery stack in which one or a plurality of unit cells are stacked, and an end plate that is constrained by sandwiching the battery stack from both sides in the stacking direction of the unit cells. A positive electrode current collector layer, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer containing an alloy-based negative electrode active material, and a negative electrode current collector layer are laminated in this order. At least one has a slit in at least one of the surface on the battery stack side and the surface on the opposite side.

原理によって限定されるものではないが、本開示の作用原理は以下のとおりであると考える。   Although not limited by the principle, the operation principle of the present disclosure is considered as follows.

エンドプレートのスリットは、エンドプレートの電池積層体側の面及びその反対側の面の少なくとも一方のうち、スリットを有する面において、スリット以外の部分の面内方向における変形、すなわち接圧部の面内方向における変形を可能とするための空間を提供する。したがって、エンドプレートの接圧部は、このスリットの存在によって、充電により電池積層体が膨張した際に、積層方向に圧縮されるとともに面内方向に膨張することができる。   The slit of the end plate is the deformation in the in-plane direction of the portion other than the slit in the surface having the slit among at least one of the surface of the end plate on the battery stack side and the surface on the opposite side thereof, that is, in the surface of the pressure contact portion. Provides space to allow deformation in direction. Therefore, the contact portion of the end plate can be compressed in the stacking direction and expanded in the in-plane direction when the battery stack is expanded by charging due to the presence of the slit.

これにより、エンドプレートは、電池積層体の積層方向における変形に合わせて、電池積層体側の面及びその反対側の面の少なくとも一方を変形することができ、エンドプレートから電池積層体にかかる拘束圧力の面内方向における不均一を緩和することができる。   Accordingly, the end plate can deform at least one of the surface on the battery stack side and the surface on the opposite side according to the deformation in the stacking direction of the battery stack, and the restraining pressure applied to the battery stack from the end plate. The unevenness in the in-plane direction can be alleviated.

したがって、本開示の全固体電池は、充電により生じる面内方向における拘束圧力の分布を均一化して、充放電した際に電池積層体の割れを抑制することができる。   Therefore, the all solid state battery of the present disclosure can suppress the cracking of the battery stack when the distribution of the restraining pressure in the in-plane direction caused by charging is uniformed and charged and discharged.

《エンドプレート》
本開示において、エンドプレートは単電池の積層方向の両側から電池積層体を挟んで拘束している。また、エンドプレートの少なくとも一方は、電池積層体側の面及びその反対側の面の少なくとも一方にスリットを有する。このエンドプレートは、エンドプレートの外側から全固体電池を拘束するバンド等の加圧部材からエンドプレートに加えられる圧力を、電池積層体に伝えることができる。 "end plate"
In the present disclosure, the end plate is restrained by sandwiching the battery stack from both sides in the stacking direction of the unit cells. Further, at least one of the end plates has a slit on at least one of the surface on the battery stack side and the surface on the opposite side. The end plate can transmit the pressure applied to the end plate from a pressure member such as a band that restrains the all solid state battery from the outside of the end plate to the battery stack.

エンドプレートのスリットを有する面は、弾性体であることが好ましい。弾性体の弾性率は、０．０１ＧＰａ以上、４．００ＧＰａ以下であることが好ましい。   The surface of the end plate having the slit is preferably an elastic body. The elastic modulus of the elastic body is preferably 0.01 GPa or more and 4.00 GPa or less.

弾性体の例としては、ゴム、ポリカーボネート、及びナイロン等を挙げることができるが、これらに限定されない。   Examples of the elastic body include, but are not limited to, rubber, polycarbonate, and nylon.

弾性体の厚み、すなわちエンドプレートのスリットを有する面に対して垂直な方向における長さは、特に限定されないが、２ｍｍ以下であってよい。   The thickness of the elastic body, that is, the length in the direction perpendicular to the surface of the end plate having the slit is not particularly limited, but may be 2 mm or less.

エンドプレートのスリットの形状は、特に限定されない。エンドプレートのスリットは、エンドプレートの接圧部が、例えば正方形、正六角形、ひし形、台形、及びこれらの組み合わせとなるように、形成されていてよい。また、スリットは、接圧部と合わせてエンドプレートの電池積層体側の面及びその反対側の面の少なくとも一方に凹凸形状を形成してよい。   The shape of the slit of the end plate is not particularly limited. The slit of the end plate may be formed so that the contact pressure portion of the end plate is, for example, a square, a regular hexagon, a rhombus, a trapezoid, or a combination thereof. In addition, the slit may form a concavo-convex shape on at least one of the surface on the battery stack side of the end plate and the surface on the opposite side together with the pressure contact portion.

ここで、接圧部とは、エンドプレートのスリットを有する面のうち、スリット以外の部分である。したがって、この接圧部は、スリットがエンドプレートの電池積層体側の面にある場合には、直接的又は間接的に電池積層体に接して電池積層体に拘束圧力を与える部分であり、スリットがエンドプレートの電池積層体側の面の反対側の面にある場合には、エンドプレートの外側から全固体電池を拘束するバンド等の加圧部材からエンドプレートに加えられる圧力を直接的又は間接的に受ける部分である。   Here, the pressure contact portion is a portion other than the slit in the surface having the slit of the end plate. Therefore, when the slit is on the surface of the end plate on the side of the battery stack, the pressure contact portion is a portion that directly or indirectly contacts the battery stack and applies a restraining pressure to the battery stack. When the end plate is on the opposite side of the battery laminate side surface, the pressure applied to the end plate directly or indirectly from the pressure member such as a band that restrains the all solid state battery from the outside of the end plate is directly or indirectly It is the part to receive.

エンドプレートのスリットの形状は、エンドプレートの接圧部の面積が、３０００ｍｍ２以下となるように形成されているのが好ましく、２５ｍｍ２以上、５００ｍｍ２以下となるように形成されているのがさらに好ましい。 The shape of the slit of the end plate is preferably formed so that the area of the pressure contact portion of the end plate is 3000 mm 2 or less, and is formed so that it is 25 mm 2 or more and 500 mm 2 or less. Further preferred.

各接圧部の形状及び面積は、等しくても等しくなくてもよい。例えば、各接圧部の形状は、エンドプレートの中央付近と端部においてアスペクト比が異なる長方形であってよく、その逆であってもよい。また、各接圧部の面積は、エンドプレートの中央付近よりも端部において大きくてよく、その逆であってもよい。   The shape and area of each pressure contact portion may or may not be equal. For example, the shape of each pressure contact portion may be a rectangle having different aspect ratios near the center and the end of the end plate, or vice versa. Further, the area of each pressure contact portion may be larger at the end than near the center of the end plate, and vice versa.

スリットの幅は、特に限定されないが、１ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。   The width of the slit is not particularly limited, but is preferably 1 mm or less, and more preferably 0.1 mm or more and 0.5 mm or less.

スリットの深さ、すなわち、エンドプレートのスリットを有する面に垂直な方向におけるスリットの長さは、０．１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下であることが好ましく、エンドプレートの電池積層体側の面が弾性体である場合には、弾性体の厚みよりも小さいことが好ましい。   The depth of the slit, that is, the length of the slit in the direction perpendicular to the surface having the slit of the end plate is preferably 0.1 mm or more and 0.5 mm or less, and the surface of the end plate on the battery stack side is elastic. In the case of a body, the thickness is preferably smaller than the thickness of the elastic body.

《電池積層体》
本開示において、電池積層体は、単電池が一つ又は複数積層されている。 <Battery stack>
In the present disclosure, in the battery stack, one or a plurality of single cells are stacked.

〈単電池〉
本開示において、単電池は、正極集電体、正極活物質層、固体電解質層、合金系負極活物質を含有する負極活物質層、及び負極集電体が積層されている。 <Single cell>
In the present disclosure, a single battery includes a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer containing an alloy-based negative electrode active material, and a negative electrode current collector.

なお、本開示において、以下で言及する「正極集電体層」とは、少なくとも一方の面が正極活物質層と接している層であることを意味するものであり、正極活物質層のみが接している集電体層であってもよく、又は正極活物質層と負極活物質層とが共有できる集電体層であってよい。同様に、以下で言及する「負極集電体層」は、負極活物質層のみが接している集電体層であってもよく、又は正極活物質層と負極活物質層とが共有できる集電体層であってよい。   In the present disclosure, the “positive electrode current collector layer” referred to below means that at least one surface is in contact with the positive electrode active material layer, and only the positive electrode active material layer is included. The current collector layer may be in contact, or may be a current collector layer that can be shared by the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. Similarly, the “negative electrode current collector layer” referred to below may be a current collector layer in contact with only the negative electrode active material layer, or a current collector that can be shared by the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. It may be an electrical layer.

（正極集電体層）
正極集電体層に用いられる導電性材料は、特に限定されず、全固体電池に使用できる公知のものを適宜採用されうる。例えば、ステンレス（ＳＵＳ）、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、チタン、及びカーボン等が挙げられる。 (Positive electrode current collector layer)
The conductive material used for the positive electrode current collector layer is not particularly limited, and any known material that can be used for an all-solid battery can be appropriately employed. Examples include stainless steel (SUS), aluminum, copper, nickel, iron, titanium, and carbon.

本開示にかかる正極集電体層の形状として、特に限定されず、例えば、箔状、板状、メッシュ状等を挙げることができる。これらの中で、箔状が好ましい。   The shape of the positive electrode current collector layer according to the present disclosure is not particularly limited, and examples thereof include a foil shape, a plate shape, and a mesh shape. Among these, a foil shape is preferable.

（正極活物質層）
正極活物質層は、少なくとも正極活物質を含有しており、好ましくは後述する固体電解質を更に含む。そのほか、使用用途や使用目的等に合わせて、例えば、導電助剤又はバインダー等の全固体電池の正極活物質層に用いられる添加剤を含むことができる。 (Positive electrode active material layer)
The positive electrode active material layer contains at least a positive electrode active material, and preferably further includes a solid electrolyte described later. In addition, an additive used for the positive electrode active material layer of an all-solid battery, such as a conductive additive or a binder, can be included in accordance with the intended use or intended purpose.

本開示において、用いられる正極活物質材料として、特に限定されず、公知のものが用いられる。例えば、硫黄（Ｓ）、硫化リチウム（Ｌｉ２Ｓ）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、ＬｉＣｏ１／３Ｎｉ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２、Ｌｉ１＋ｘＭｎ２−ｘ−ｙＭｙＯ４（Ｍは、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、及びＺｎから選ばれる１種以上の金属元素）で表される組成の異種元素置換Ｌｉ−Ｍｎスピネル等が挙げられるが、これらに限定されない。 In the present disclosure, the positive electrode active material used is not particularly limited, and a known material is used. For example, sulfur (S), lithium sulfide (Li 2 S), lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 , Li 1 + x Mn 2−xy M y O 4 (M is one or more metal elements selected from Al, Mg, Co, Fe, Ni, and Zn) Examples include, but are not limited to, heteroelement-substituted Li—Mn spinel.

導電助剤としては、特に限定されず、公知のものが用いられる。例えば、ＶＧＣＦ（気相成長法炭素繊維、Ｖａｐｏｒ Ｇｒｏｗｎ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ）及びカーボンナノ繊維等の炭素材並びに金属材等が挙げられるが、これらに限定されない。   The conductive auxiliary agent is not particularly limited, and known ones are used. Examples thereof include, but are not limited to, carbon materials such as VGCF (vapor-grown carbon fiber, Vapor Carbon Carbon Fiber) and carbon nanofibers, and metal materials.

バインダーとしては、特に限定されず、公知のものが用いられる。例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）若しくはスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等の材料又はこれらの組合せを挙げることができるが、これらに限定されない。   It does not specifically limit as a binder, A well-known thing is used. Examples include, but are not limited to, materials such as polyvinylidene fluoride (PVdF), carboxymethylcellulose (CMC), butadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), or combinations thereof.

（固体電解質層）
固体電解質層は、少なくとも固体電解質を含む。固体電解質として、特に限定されず、全固体電池の固体電解質として利用可能な材料を用いることができる。例えば、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、及びポリマー電解質等を用いることができる。 (Solid electrolyte layer)
The solid electrolyte layer includes at least a solid electrolyte. The solid electrolyte is not particularly limited, and a material that can be used as a solid electrolyte of an all-solid battery can be used. For example, a sulfide solid electrolyte, an oxide solid electrolyte, a polymer electrolyte, or the like can be used.

硫化物固体電解質の例として、例えば、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、ＬｉＩ−ＬｉＢｒ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＬｉＩ−ＬｉＢｒ、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＧｅＳ２、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｏ５、ＬｉＩ−Ｌｉ３ＰＯ４−Ｐ２Ｓ５、及びＬｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５等；硫化物系結晶質固体電解質、例えば、Ｌｉ１０ＧｅＰ２Ｓ１２、Ｌｉ７Ｐ３Ｓ１１、Ｌｉ３ＰＳ４、及びＬｉ３．２５Ｐ０．７５Ｓ４等；並びにこれらの組合せを挙げることができる。 Examples of the sulfide solid electrolyte include, for example, Li 2 S—SiS 2 , LiI—Li 2 S—SiS 2 , LiI—Li 2 S—P 2 S 5 , LiI—LiBr—Li 2 S—P 2 S 5 , Li 2 S-P 2 S 5 -LiI-LiBr, Li 2 S-P 2 S 5 -GeS 2, LiI-Li 2 S-P 2 O 5, LiI-Li 3 PO 4 -P 2 S 5, and Li 2 S-P 2 S 5 and the like; sulfide-based crystalline solid electrolytes such as Li 10 GeP 2 S 12 , Li 7 P 3 S 11 , Li 3 PS 4 , and Li 3.25 P 0.75 S 4 As well as combinations thereof.

酸化物固体電解質の例として、Ｌｉ２Ｏ−Ｂ２Ｏ３−Ｐ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ−ＳｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ−Ｐ２Ｏ５等の酸化物非晶質固体電解質、Ｌｉ５Ｌａ３Ｔａ２Ｏ１２、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２、Ｌｉ６ＢａＬａ２Ｔａ２Ｏ１２、Ｌｉ３ＰＯ（４−３／２ｗ）Ｎｗ（ｗ＜１）、Ｌｉ３．６Ｓｉ０．６Ｐ０．４Ｏ４等の酸化物結晶質固体電解質等が挙げられるが、これらに限定されない。 Examples of oxide solid electrolytes include Li 2 O—B 2 O 3 —P 2 O 3 , Li 2 O—SiO 2 , Li 2 O—P 2 O 5 and other oxide amorphous solid electrolytes, Li 5 La 3 Ta 2 O 12 , Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , Li 6 BaLa 2 Ta 2 O 12 , Li 3 PO (4-3 / 2w) N w (w <1), Li 3.6 Si 0.6 Examples thereof include, but are not limited to, oxide crystalline solid electrolytes such as P 0.4 O 4 .

硫化物固体電解質又は酸化物固体電解質は、ガラスであっても、結晶化ガラス（ガラスセラミック）であってもよい。   The sulfide solid electrolyte or oxide solid electrolyte may be glass or crystallized glass (glass ceramic).

ポリマー電解質としては、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）等が挙げられるが、これらに限定されない。   Examples of the polymer electrolyte include, but are not limited to, polyethylene oxide (PEO) and polypropylene oxide (PPO).

また、固体電解質層は、上述した固体電解質以外に、必要に応じてバインダー等を含んでもよい。具体例として、上述の「正極活物質層」で列挙された「バインダー」と同様であり、ここでは説明を省略する。   Moreover, the solid electrolyte layer may contain a binder or the like as necessary in addition to the solid electrolyte described above. A specific example is the same as the “binder” listed in the “positive electrode active material layer” described above, and a description thereof is omitted here.

（負極活物質層）
負極活物質層は、合金系負極活物質を含み、好ましくは上述した固体電解質を更に含む。そのほか、使用用途や使用目的等に合わせて、例えば、導電助剤又はバインダー等の全固体電池の負極活物質層に用いられる添加剤を含むことができる。 (Negative electrode active material layer)
The negative electrode active material layer includes an alloy-based negative electrode active material, and preferably further includes the solid electrolyte described above. In addition, an additive used for the negative electrode active material layer of an all-solid battery, such as a conductive additive or a binder, can be included in accordance with the intended use or intended purpose.

本開示において、用いられる合金系負極活物質材料として、特に限定されず、リチウムイオン等の金属イオンを吸蔵及び放出可能であればよい。例えば、Ｓｉ、ＳｉＯ、及びＳｎ等が挙げられるが、これらに限定されない。   In the present disclosure, the alloy-based negative electrode active material used is not particularly limited as long as it can occlude and release metal ions such as lithium ions. For example, Si, SiO, Sn and the like can be mentioned, but not limited thereto.

負極活物質層に用いられる固体電解質、導電助剤、バインダー等その他の添加剤については、上述した「正極活物質層」及び「固体電解質層」の項目で説明したものを適宜採用することができる。   As other additives such as a solid electrolyte, a conductive additive, and a binder used in the negative electrode active material layer, those described in the above-mentioned items of “positive electrode active material layer” and “solid electrolyte layer” can be appropriately employed. .

（負極集電体層）
負極集電体層に用いられる導電性材料は、特に限定されず、全固体電池に使用できる公知のものを適宜採用されうる。例えば、ステンレス（ＳＵＳ）、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、チタン、及びカーボン等が挙げられる。 (Negative electrode current collector layer)
The conductive material used for the negative electrode current collector layer is not particularly limited, and a known material that can be used for an all-solid battery can be appropriately employed. Examples include stainless steel (SUS), aluminum, copper, nickel, iron, titanium, and carbon.

本開示にかかる負極集電体層の形状として、特に限定されず、例えば、箔状、板状、メッシュ状等を挙げることができる。これらの中で、箔状が好ましい。   The shape of the negative electrode current collector layer according to the present disclosure is not particularly limited, and examples thereof include a foil shape, a plate shape, and a mesh shape. Among these, a foil shape is preferable.

〈実施例１〉
実施例１のエンドプレートは、一辺が８０ｍｍのスチール板(ヤング率：２００ＧＰａ)を基材とし、厚さ１．０ｍｍのゴム（ヤング率：０．１ＧＰａ）を電池積層体側の面に有する。例１のエンドプレートの電池積層体側の面において、スリットの幅は０．２ｍｍ、スリットの深さは０．５ｍｍであり、接圧部の面積は１００ｍｍ２である。 <Example 1>
The end plate of Example 1 has a steel plate (Young's modulus: 200 GPa) with a side of 80 mm as a base material, and has a rubber (Young's modulus: 0.1 GPa) with a thickness of 1.0 mm on the surface on the battery laminate side. In the surface of the end plate of Example 1 on the battery stack side, the slit width is 0.2 mm, the slit depth is 0.5 mm, and the area of the pressure contact portion is 100 mm 2 .

実施例１のエンドプレートが有する電池積層体側の面の形状は、図１に示したとおりである。図１において、エンドプレート１０の電池積層体側の面内のスリット２０は、接圧部３０が正方形となるように形成されている。   The shape of the surface on the battery laminate side of the end plate of Example 1 is as shown in FIG. In FIG. 1, the slit 20 in the surface of the end plate 10 on the battery stack side is formed so that the pressure contact portion 30 is square.

〈実施例２〉
実施例２のエンドプレートは、短辺が６０ｍｍかつ長辺が２４０ｍｍのスチール板(ヤング率：２００ＧＰａ)を基材とし、電池積層体側の面には弾性体を有しない。実施例２のエンドプレートの電池積層体側の面において、スリットの幅は０．１ｍｍ、スリットの深さは０．４ｍｍであり、接圧部の面積は９６０ｍｍ２である。 <Example 2>
The end plate of Example 2 uses a steel plate (Young's modulus: 200 GPa) having a short side of 60 mm and a long side of 240 mm as a base material, and has no elastic body on the surface on the battery stack side. In the surface of the end plate of Example 2 on the battery stack side, the slit width is 0.1 mm, the slit depth is 0.4 mm, and the area of the pressure contact portion is 960 mm 2 .

実施例２のエンドプレートが有する電池積層体側の面の形状は、図２に示したとおりである。図２において、エンドプレート１０の電池積層体側の面内のスリット２０は、接圧部３０が長方形となるように形成されている。   The shape of the battery laminate side surface of the end plate of Example 2 is as shown in FIG. In FIG. 2, the slit 20 in the surface of the end plate 10 on the battery stack side is formed such that the pressure contact portion 30 is rectangular.

〈実施例３〉
実施例３のエンドプレートは、一辺が８０ｍｍのスチール板(ヤング率：２００ＧＰａ)を基材とし、厚さ１．０ｍｍのナイロン（ヤング率：１．２ＧＰａ）を電池積層体側の面に有する。実施例３のエンドプレートの電池積層体側の面において、スリットの幅は０．２ｍｍ、スリットの深さは０．５ｍｍであり、接圧部の面積は１００ｍｍ２である。 <Example 3>
The end plate of Example 3 has a steel plate (Young's modulus: 200 GPa) with a side of 80 mm as a base material, and has a 1.0 mm thick nylon (Young's modulus: 1.2 GPa) on the surface of the battery laminate. In the surface of the end plate of Example 3 on the battery stack side, the slit width is 0.2 mm, the slit depth is 0.5 mm, and the area of the pressure contact portion is 100 mm 2 .

実施例３のエンドプレートが有する電池積層体側の面の形状は、実施図３に示したとおりである。図３において、エンドプレート１０の電池積層体側の面内のスリット２０は、接圧部３０が正六角形となるように形成されている。   The shape of the surface on the battery laminate side of the end plate of Example 3 is as shown in FIG. In FIG. 3, the slit 20 in the surface of the end plate 10 on the battery stack side is formed so that the pressure contact portion 30 is a regular hexagon.

〈実施例４〉
実施例４のエンドプレートは、短辺が６０ｍｍかつ長辺が２４０ｍｍのスチール板(ヤング率：２００ＧＰａ)を基材とし、厚さ１．５ｍｍのポリカーボネート（ヤング率：２．３ＧＰａ）を電池積層体側の面に有する。実施例４のエンドプレートの電池積層体側の面において、スリットの幅は０．３ｍｍ、スリットの深さは０．５ｍｍであり、接圧部の面積は１００〜５００ｍｍ２である。 <Example 4>
The end plate of Example 4 uses a steel plate (Young's modulus: 200 GPa) having a short side of 60 mm and a long side of 240 mm as a base material, and a 1.5 mm thick polycarbonate (Young's modulus: 2.3 GPa) as a battery laminate side. On the surface. In the surface of the end plate of Example 4 on the battery stack side, the slit width is 0.3 mm, the slit depth is 0.5 mm, and the area of the pressure contact portion is 100 to 500 mm 2 .

実施例４のエンドプレートが有する電池積層体側の面の形状は、図４に示したとおりである。図４において、エンドプレート１０は長方形である。エンドプレート１０の電池積層体側の面において、スリット２０は、エンドプレートの中央付近４０からエンドプレートの端部５０に向かうに従いスリット同士の間隔が大きくなるように形成されている。これにより、エンドプレートの中央付近の接圧部３０ａとエンドプレートの端部の接圧部３０ｂとでは、アスペクト比が互いに異なる長方形となっている。   The shape of the surface on the battery laminate side of the end plate of Example 4 is as shown in FIG. In FIG. 4, the end plate 10 is rectangular. On the surface of the end plate 10 on the battery stack side, the slits 20 are formed such that the distance between the slits increases from the vicinity 40 of the end plate toward the end 50 of the end plate. Thereby, the contact pressure part 30a near the center of the end plate and the contact pressure part 30b at the end part of the end plate are rectangles having different aspect ratios.

１０ エンドプレート
２０ スリット
３０ 接圧部
３０ａ エンドプレートの中央付近の接圧部
３０ｂ エンドプレートの端部の接圧部
４０ エンドプレートの中央付近
５０ エンドプレートの端部 10 End plate 20 Slit 30 Pressure contact portion 30a Pressure contact portion near the center of the end plate 30b Pressure contact portion at the end of the end plate 40 Near the center of the end plate 50 End portion of the end plate

Claims (1)

単電池が一つ又は複数積層されている電池積層体及び
前記単電池の積層方向の両側から前記電池積層体を挟んで拘束しているエンドプレート
を有し、
前記単電池は、正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、合金系負極活物質を含有する負極活物質層、及び負極集電体層がこの順に積層されて形成されており、
前記エンドプレートの少なくとも一方は、前記電池積層体側の面及びその反対側の面の少なくとも一方にスリットを有する、
全固体電池。 A battery stack in which one or a plurality of unit cells are stacked, and an end plate constraining the battery stack from both sides in the stacking direction of the unit cells,
The unit cell is formed by laminating a positive electrode current collector layer, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer containing an alloy-based negative electrode active material, and a negative electrode current collector layer in this order,
At least one of the end plates has a slit in at least one of the surface on the battery stack side and the surface on the opposite side.
All solid battery.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021215125A1 (en) * 2020-04-23 2021-10-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Battery and battery manufacturing method
WO2022004845A1 (en) * 2020-07-03 2022-01-06 マクセル株式会社 Solid-state secondary battery

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012089446A (en) * 2010-10-22 2012-05-10 Toyota Motor Corp Battery pack for vehicle and vehicle
WO2014034079A1 (en) * 2012-08-30 2014-03-06 三洋電機株式会社 Power source device, vehicle provided with power source device, and power storage device
JP2015095281A (en) * 2013-11-08 2015-05-18 トヨタ自動車株式会社 Charging system of solid state battery
JP2015172997A (en) * 2012-07-13 2015-10-01 三洋電機株式会社 Battery system, and vehicle and power storage device comprising battery system
JP2016039113A (en) * 2014-08-11 2016-03-22 トヨタ自動車株式会社 Storage battery
JP2016048622A (en) * 2014-08-27 2016-04-07 株式会社豊田自動織機 Battery module
JP2019114477A (en) * 2017-12-25 2019-07-11 トヨタ自動車株式会社 Battery module

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012089446A (en) * 2010-10-22 2012-05-10 Toyota Motor Corp Battery pack for vehicle and vehicle
JP2015172997A (en) * 2012-07-13 2015-10-01 三洋電機株式会社 Battery system, and vehicle and power storage device comprising battery system
WO2014034079A1 (en) * 2012-08-30 2014-03-06 三洋電機株式会社 Power source device, vehicle provided with power source device, and power storage device
JP2015095281A (en) * 2013-11-08 2015-05-18 トヨタ自動車株式会社 Charging system of solid state battery
JP2016039113A (en) * 2014-08-11 2016-03-22 トヨタ自動車株式会社 Storage battery
JP2016048622A (en) * 2014-08-27 2016-04-07 株式会社豊田自動織機 Battery module
JP2019114477A (en) * 2017-12-25 2019-07-11 トヨタ自動車株式会社 Battery module

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021215125A1 (en) * 2020-04-23 2021-10-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Battery and battery manufacturing method
WO2022004845A1 (en) * 2020-07-03 2022-01-06 マクセル株式会社 Solid-state secondary battery

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