JP2020109748A - 全固体電池 - Google Patents
全固体電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020109748A JP2020109748A JP2019218456A JP2019218456A JP2020109748A JP 2020109748 A JP2020109748 A JP 2020109748A JP 2019218456 A JP2019218456 A JP 2019218456A JP 2019218456 A JP2019218456 A JP 2019218456A JP 2020109748 A JP2020109748 A JP 2020109748A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- mixture layer
- electrode mixture
- layer
- active material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 398
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 190
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims abstract description 110
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims abstract description 72
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 40
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 13
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 10
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 521
- 238000000034 method Methods 0.000 description 31
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 21
- 239000010408 film Substances 0.000 description 18
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 18
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 15
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 13
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 10
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 10
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 6
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 5
- 229910018091 Li 2 S Inorganic materials 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 239000004709 Chlorinated polyethylene Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018130 Li 2 S-P 2 S 5 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910012305 LiPON Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005569 poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 2
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 229920000468 styrene butadiene styrene block copolymer Polymers 0.000 description 2
- 229920001935 styrene-ethylene-butadiene-styrene Polymers 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019208 La0.51Li0.34TiO0.74 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018133 Li 2 S-SiS 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018119 Li 3 PO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021102 Li0.5La0.5TiO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009147 Li1.3Al0.3Ti0.7(PO4)3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009511 Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910011281 LiCoPO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010835 LiI-Li2S-P2S5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010833 LiI-Li2S-SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010842 LiI—Li2S—P2O5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010840 LiI—Li2S—P2S5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010855 LiI—Li2S—SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010847 LiI—Li3PO4-P2S5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010864 LiI—Li3PO4—P2S5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003327 LiNbO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013024 LiNi0.5Mn1.5O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015515 LiNi0.8Co0.15 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013086 LiNiPO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001228 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 (NCM 111) Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006311 Urethane elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229920000800 acrylic rubber Polymers 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- FACXGONDLDSNOE-UHFFFAOYSA-N buta-1,3-diene;styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1.C=CC1=CC=CC=C1 FACXGONDLDSNOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005549 butyl rubber Polymers 0.000 description 1
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 229920003049 isoprene rubber Polymers 0.000 description 1
- -1 lithium hexafluorophosphate Chemical compound 0.000 description 1
- 229910001386 lithium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000002203 sulfidic glass Substances 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K trilithium;phosphate Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[O-]P([O-])([O-])=O TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
従来の特許文献1の技術においては、特に、全固体電池の高電池容量化のために、正極合剤層などの電極活物質層における活物質濃度(活物質体積/[活物質体積+固体電解質体積])を、0.7より大きい組成とする場合は、活物質間を繋ぐことで電極活物質層の形状を保持すると共に、イオン伝導経路を確保する機能を発現させる固体電解質の割合が、非常に少なくなる。さらに、電極活物質層が、活物質をより多く含む集電体界面側に近くなるほど空隙率が大きくなる構造のため、空隙が、電極活物質層の形状を保持する機能、および、イオン伝導経路を確保する機能を更に阻害し、耐久性および電池容量が低下する問題がある。
[A.全固体電池]
図1は、本実施の形態における全固体電池の一例を示す概略断面図である。全固体電池100は、図1における全固体電池100は、正極集電体11、ならびに、正極集電体11上に形成され、少なくとも正極活物質1および固体電解質2を含む正極合剤層12を備える正極層20と、負極集電体13、ならびに、負極集電体13上に形成され、少なくとも負極活物質3および固体電解質2を含む負極合剤層14を備える負極層30と、正極合剤層12と負極合剤層14との間に配置され、少なくともイオン伝導性を有する固体電解質2を含む固体電解質層40と、を備える。さらに、正極層20は、正極集電体11と正極合剤層12との間に配置され、少なくとも導電剤を含む正極接合層5を備える。
まず、本実施の形態における正極層20について説明する。本実施の形態における正極層20は、正極集電体11ならびに正極集電体11上に形成され、正極活物質1および固体電解質2を含有する正極合剤層12を備える。
本実施の形態における正極合剤層12は、少なくとも正極活物質1および固体電解質2を含有する層であり、必要に応じて、導電助剤をさらに含有していてもよい。
本実施の形態における正極活物質1は、負極層30よりも高い電位で結晶構造内にリチウム(Li)などの金属イオンが挿入または離脱され、リチウムなどの金属イオンの挿入または離脱に伴って酸化または還元が行われる物質である。正極活物質1の種類は、全固体電池100の種類に応じて適宜選択されればよいが、例えば、酸化物活物質、硫化物活物質等が挙げられる。
以下、本実施の形態における固体電解質について説明する。
以下、本実施の形態におけるバインダーについて説明する。
以下、本実施の形態における導電助剤について説明する。
正極集電体11には、例えば、アルミニウム、金、白金、亜鉛、銅、SUS、ニッケル、スズ、チタン、または、これらの2種以上の合金などからなる箔状体、板状体、網目状体などが用いられる。
正極接合層5は、導電剤が主成分であり、バインダーも含まれる。正極接合層5の役割は、正極集電体11と正極合剤層12とを正極接合層5を介して接合することである。
本実施の形態における、負極層30について、図1を用いて説明する。
負極合剤層14は、最低限、負極活物質3と固体電解質2を含んで構成される膜である。
以下、本実施の形態における負極活物質3について説明する。
固体電解質については、[B.正極層]の項で上述した固体電解質を用いればよいため、ここでの説明を省略する。
バインダーについても、[B.正極層]の項で上述したバインダーを用いればよいため、ここでの説明を省略する。
導電助剤についても、[B.正極層]の項で上述した導電助剤を用いればよいため、ここでの説明を省略する。
負極集電体13には、例えば、SUS、金、白金、亜鉛、銅、ニッケル、チタン、スズ、または、これらの2種以上の合金などからなる箔状体、板状体、網目状体などが用いられる。
本実施の形態における、固体電解質層40について、図1を用いて説明する。
固体電解質については、[B.正極層]の項で上述した固体電解質を用いればよいため、ここでの説明を省略する。
バインダーについては、[B.正極層]の項で上述したバインダーを用いればよいため、ここでの説明を省略する。
本実施の形態に係る全固体電池100には、図示しないが、正極集電体11の正極合剤層12とは反対側の表面に端子(金属製正極リード)を溶接して取り付けられてもよく、負極集電体13の負極合剤層14とは反対側の表面に端子(金属製負極リード)を溶接して取り付けられてもよい。こうして端子が取り付けられて得られた全固体電池、または複数個の上記全固体電池が接続して得られた電池群は、電池用ケースに収納され、正極リードおよび負極リードが電池用ケースの外部に導出され、電池用ケースを封止されるように構成された全固体電池としてもよい。
[F−1.全固体電池の製造方法]
本実施の形態に係る全固体電池100の製造方法は、例えば、正極合剤層12を有する正極層20、負極合剤層14を有する負極層30、および固体電解質層40を準備する成膜工程と、準備した正極層20、負極層30、および固体電解質層40を、正極合剤層12と負極合剤層14との間に固体電解質層40が配置されるように合わせ、または、積層し、積層構造体を得る積層工程と、得られた積層構造体に積層方向上下からプレスを行うプレス工程と、を有する。
本実施の形態における正極層20の成膜工程は、正極集電体11上に正極合剤層12を形成する工程である。正極層20の成膜工程は、例えば、正極集電体11上に粉体状態の(スラリー化していない)固体電解質2、正極活物質1および必要に応じて導電助剤を混合した正極合剤を均一に積層する粉体積層工程と、粉体積層工程により得られた積層体をプレスする粉体プレス工程と、を含む。
空隙率(%)=(見かけ上の体積−各材料の体積の合計)×100/見かけ上の体積
により算出される。
本実施の形態における負極層30の成膜工程は、使用する活物質を負極活物質3に変更する点以外は、基本的に正極層20の成膜工程と同じであることから、ここでの説明を省略する。
本実施の形態における固体電解質層40の成膜工程は、使用する材料を活物質や導電助剤を用いず固体電解質に変更する点、ならびに、正極層20上、負極層30上、および、別の基材上の少なくともいずれかに形成する点以外は、基本的に正極層20の成膜工程と同じであることから、ここでの説明を省略する。
積層工程では、成膜工程により得られた正極層20、負極層30、および固体電解質層40を、正極合剤層12と負極合剤層14との間に固体電解質層40が配置されるように積層し、積層構造体を得る。プレス工程では、積層工程で得られた積層構造体に、正極集電体11および負極集電体13の積層方向外側からプレスを行い、全固体電池100を得る。
以下に、実施の形態の変形例について、図4を用いて説明する。なお、以下の変形例の説明において、実施の形態との相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略または簡略化する。
以上、本開示に係る全固体電池について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態に施したものや、実施の形態における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本開示の範囲に含まれる。
2 固体電解質
3 負極活物質
4 空隙
5 正極接合層
7 ロール
11 正極集電体
12、112 正極合剤層
12a 第1正極合剤層
12b 第2正極合剤層
13 負極集電体
14 負極合剤層
20、120 正極層
30 負極層
40 固体電解質層
100、200 全固体電池
Claims (10)
- 正極集電体、ならびに、前記正極集電体上に形成され、少なくとも正極活物質および固体電解質を含む正極合剤層を備える正極層と、
負極集電体、ならびに、前記負極集電体上に形成され、少なくとも負極活物質および固体電解質を含む負極合剤層を備える負極層と、
前記正極合剤層と前記負極合剤層との間に配置され、少なくともイオン伝導性を有する固体電解質を含む固体電解質層と、
を備え、
前記正極合剤層における前記正極活物質の体積および前記固体電解質の体積の合計に対する前記正極活物質の体積の比である活物質体積比が、前記正極合剤層の厚み方向において、前記正極合剤層の前記固体電解質層界面側から前記正極集電体界面側に近くなるほど大きくなり、
前記正極合剤層の空隙率が、前記正極合剤層の厚み方向において、前記正極合剤層の前記固体電解質層界面側から前記正極集電体界面側に近くなるほど小さくなる、
全固体電池。 - 前記正極合剤層、前記負極合剤層、および前記固体電解質層よりなる群から選ばれた少なくとも一層に含まれる、溶剤の濃度が50ppm以下であり、かつ、バインダーの濃度が100ppm以下である、
請求項1に記載の全固体電池。 - 前記正極合剤層において、前記正極集電体に近い部分の前記活物質体積比が、0.7より大きい、
請求項1または2に記載の全固体電池。 - 前記正極合剤層において、前記固体電解質層に近い部分の前記活物質体積比が、0.5以上である、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の全固体電池。 - 前記正極合剤層は、前記正極集電体側に配置された第1正極合剤層と、前記固体電解質層側に配置された第2正極合剤層と、を有し、
前記第1正極合剤層における前記活物質体積比が、前記第2正極合剤層における前記活物質体積比よりも大きく、
前記第1正極合剤層の空隙率が、前記第2正極合剤層の空隙率よりも小さい、
請求項1または2に記載の全固体電池。 - 前記第1正極合剤層における前記活物質体積比が、0.7より大きい、
請求項5に記載の全固体電池。 - 前記第1正極合剤層における空隙率が、0.05%以上8%以下である、
請求項5または6に記載の全固体電池。 - 前記第2正極合剤層における前記活物質体積比が、0.5以上である、
請求項5〜7のいずれか1項に記載の全固体電池。 - 前記第2正極合剤層の空隙率が、5%以上35%以下である、
請求項5〜8のいずれか1項に記載の全固体電池。 - 前記正極層は、前記正極集電体と前記正極合剤層との間に配置され、少なくとも導電剤を含む正極接合層をさらに備える、
請求項1〜9のいずれか1項に記載の全固体電池。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US16/714,604 US11342592B2 (en) | 2018-12-28 | 2019-12-13 | All-solid battery |
EP19219373.8A EP3675263B1 (en) | 2018-12-28 | 2019-12-23 | All-solid battery |
CN201911370000.XA CN111384429A (zh) | 2018-12-28 | 2019-12-26 | 全固体电池 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018248456 | 2018-12-28 | ||
JP2018248456 | 2018-12-28 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020109748A true JP2020109748A (ja) | 2020-07-16 |
JP7304578B2 JP7304578B2 (ja) | 2023-07-07 |
Family
ID=71570117
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019218456A Active JP7304578B2 (ja) | 2018-12-28 | 2019-12-03 | 全固体電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7304578B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021090774A1 (ja) * | 2019-11-07 | 2021-05-14 | Tdk株式会社 | 全固体電池 |
CN113013475A (zh) * | 2021-02-25 | 2021-06-22 | 深圳吉阳智能科技有限公司 | 叠片电芯生产工艺、叠片电芯生产系统和叠片电芯 |
KR20220086727A (ko) * | 2020-12-16 | 2022-06-24 | 한국전자기술연구원 | 전극복합체 시트, 그를 이용한 전고체전지 및 그의 제조 방법 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010245024A (ja) * | 2009-03-16 | 2010-10-28 | Toyota Motor Corp | 全固体二次電池 |
JP2011124028A (ja) * | 2009-12-09 | 2011-06-23 | Hitachi Zosen Corp | 全固体リチウムイオン二次電池の製造方法 |
JP2012104270A (ja) * | 2010-11-08 | 2012-05-31 | Toyota Motor Corp | 全固体電池 |
JP2015225855A (ja) * | 2014-05-26 | 2015-12-14 | 現代自動車株式会社Hyundaimotor Company | 固体電解質が濃度勾配を有する全固体電極の製造方法 |
JP2017157529A (ja) * | 2016-03-04 | 2017-09-07 | セイコーエプソン株式会社 | 電極複合体、電極複合体の製造方法、正極活物質層およびリチウム電池 |
JP2018125260A (ja) * | 2017-02-03 | 2018-08-09 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 全固体電池 |
-
2019
- 2019-12-03 JP JP2019218456A patent/JP7304578B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010245024A (ja) * | 2009-03-16 | 2010-10-28 | Toyota Motor Corp | 全固体二次電池 |
JP2011124028A (ja) * | 2009-12-09 | 2011-06-23 | Hitachi Zosen Corp | 全固体リチウムイオン二次電池の製造方法 |
JP2012104270A (ja) * | 2010-11-08 | 2012-05-31 | Toyota Motor Corp | 全固体電池 |
JP2015225855A (ja) * | 2014-05-26 | 2015-12-14 | 現代自動車株式会社Hyundaimotor Company | 固体電解質が濃度勾配を有する全固体電極の製造方法 |
JP2017157529A (ja) * | 2016-03-04 | 2017-09-07 | セイコーエプソン株式会社 | 電極複合体、電極複合体の製造方法、正極活物質層およびリチウム電池 |
JP2018125260A (ja) * | 2017-02-03 | 2018-08-09 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 全固体電池 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021090774A1 (ja) * | 2019-11-07 | 2021-05-14 | Tdk株式会社 | 全固体電池 |
KR20220086727A (ko) * | 2020-12-16 | 2022-06-24 | 한국전자기술연구원 | 전극복합체 시트, 그를 이용한 전고체전지 및 그의 제조 방법 |
KR102602094B1 (ko) * | 2020-12-16 | 2023-11-15 | 한국전자기술연구원 | 전극복합체 시트, 그를 이용한 전고체전지 및 그의 제조 방법 |
CN113013475A (zh) * | 2021-02-25 | 2021-06-22 | 深圳吉阳智能科技有限公司 | 叠片电芯生产工艺、叠片电芯生产系统和叠片电芯 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7304578B2 (ja) | 2023-07-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6887088B2 (ja) | 積層型全固体電池およびその製造方法 | |
CN108390066B (zh) | 全固体电池 | |
US11342592B2 (en) | All-solid battery | |
US20170263981A1 (en) | Bipolar laminated all-solid-state lithium-ion rechargeable battery and method for manufacturing same | |
TW201445795A (zh) | 具有固體及液體電解質的電化學電池 | |
JP7304578B2 (ja) | 全固体電池 | |
US20220416251A1 (en) | Electrode layer and all-solid-state battery | |
CN111463437A (zh) | 全固体电池 | |
JP7182159B2 (ja) | 全固体電池 | |
CN110416630B (zh) | 全固体电池 | |
JP7052710B2 (ja) | 積層体 | |
US11444319B2 (en) | All-solid battery and method of manufacturing the same | |
JP2015018670A (ja) | バイポーラ電池 | |
CN114613940A (zh) | 全固体电池 | |
JP2020109747A (ja) | 全固体電池および全固体電池の製造方法 | |
JP7182160B2 (ja) | 全固体電池 | |
JP2021057291A (ja) | 全固体電池システム | |
US11843120B2 (en) | Electrode, battery, and method for manufacturing electrode | |
JP7433004B2 (ja) | 全固体電池 | |
KR20230009460A (ko) | 전지 및 그 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220920 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230515 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230613 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230619 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7304578 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |