JP2020123536A - 全固体積層電池 - Google Patents
全固体積層電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020123536A JP2020123536A JP2019015640A JP2019015640A JP2020123536A JP 2020123536 A JP2020123536 A JP 2020123536A JP 2019015640 A JP2019015640 A JP 2019015640A JP 2019015640 A JP2019015640 A JP 2019015640A JP 2020123536 A JP2020123536 A JP 2020123536A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- active material
- positive electrode
- current collector
- electrode active
- solid electrolyte
- 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
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims abstract description 101
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 90
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims abstract description 59
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 148
- 229910018130 Li 2 S-P 2 S 5 Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 13
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 12
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Inorganic materials [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 239000002203 sulfidic glass Substances 0.000 description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- XUPYJHCZDLZNFP-UHFFFAOYSA-N butyl butanoate Chemical compound CCCCOC(=O)CCC XUPYJHCZDLZNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 7
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 7
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 6
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 description 6
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 6
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 6
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 6
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 6
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 6
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 4
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 4
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 4
- 229910018133 Li 2 S-SiS 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910010835 LiI-Li2S-P2S5 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910010833 LiI-Li2S-SiS2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910010842 LiI—Li2S—P2O5 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910010840 LiI—Li2S—P2S5 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910010855 LiI—Li2S—SiS2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910010847 LiI—Li3PO4-P2S5 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910010864 LiI—Li3PO4—P2S5 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910012305 LiPON Inorganic materials 0.000 description 3
- RJEIKIOYHOOKDL-UHFFFAOYSA-N [Li].[La] Chemical compound [Li].[La] RJEIKIOYHOOKDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 3
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 3
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 3
- 229910001228 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 (NCM 111) Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 2
- YFRNYWVKHCQRPE-UHFFFAOYSA-N buta-1,3-diene;prop-2-enoic acid Chemical compound C=CC=C.OC(=O)C=C YFRNYWVKHCQRPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 101100101156 Caenorhabditis elegans ttm-1 gene Proteins 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000002388 carbon-based active material Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 1
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002642 lithium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910001386 lithium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- URIIGZKXFBNRAU-UHFFFAOYSA-N lithium;oxonickel Chemical compound [Li].[Ni]=O URIIGZKXFBNRAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002409 silicon-based active material Substances 0.000 description 1
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium 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
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
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)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
【課題】短絡を抑制可能な全固体積層電池を提供する。【解決手段】正極集電箔、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電箔を備える全固体積層電池であって、正極活物質層の一方側の端部は負極活物質層及び固体電解質層の一方側の端部よりも内側に存在し、正極集電箔の固体電解質層側の面のうち、積層方向において、負極活物質層及び固体電解質層の一方側の端部と対向する部分を含む部分に絶縁被膜が形成されている。【選択図】図２
Description
本願は全固体電池を開示するものである。
特許文献１は、液系電池において、負極集電箔（アルミニウム材）にダイヤモンドライクカーボン膜を形成することを開示している。ダイヤモンドライクカーボン膜はアルミニウム材の劣化を防ぐことができるため、特許文献１には優れたサイクル特性を有する電池を低コストで提供することができると記載されている。
ところで、液系電解質ではなく、固体電解質を用いた全固体電池が従来から開発されている。現在の開発されている全固体電池は積層構造を取っており、具体的には正極集電箔、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電箔を複数備える積層構造を取っている。また、正極集電箔はそれぞれまとめられ正極集電タブに接合しており、負極集電箔もそれぞれまとめられ負極集電タブに接合している。さらに、電池内での電極効率（無駄なスペースを無くす）観点から、集電箔の一部は、固体電解質層、正極活物質層、又は負極活物質層の端部に近接するように曲げられている。
このような積層構造を有する従来の全固体積層電池の一例を図１に示した。図１は従来の全固体積層電池において、正極集電タブ側の端部に着目した断面図である。
このような積層構造を有する従来の全固体積層電池の一例を図１に示した。図１は従来の全固体積層電池において、正極集電タブ側の端部に着目した断面図である。
図１に示したように、正極集電箔は固体電解質層又は負極活物質層の端部に近接するように曲げられて、まとめられている。そのため、ラミネートセルのように減圧封止する場合、正極集電箔が固体電解質層又は負極活物質層の端部に接触し又は押しつけられ、短絡する虞があった。また、積層体を製造する際に、固体電解質層又は活物質層を切断する場合があり、そのため固体電解質層又は負極活物質層の端部にバリが生じている。よって、減圧封止の際に、正極集電箔が当該バリに接触し又は押しつけられ、短絡する虞もあった。
そこで、本願は短絡を抑制可能な全固体積層電池を提供することを課題とする。
上記問題を解決するために、本発明者らが鋭意検討した結果、正極集電箔において、固体電解質層又は負極活物質層の端部又はバリと接触する虞のある部位に絶縁被膜を設けることにより、上記の課題を解決できることを見出した。
特許文献１の集電箔にもダイヤモンドライクカーボン膜が形成されているが、これは電気絶縁性を主眼とするものではなく、集電箔の劣化を防止するためのものである。そのため、集電箔の全面をダイヤモンドライクカーボンで被覆する必要があり、これを全固体積層電池に適用すると、コスト及び電気性能（電子伝導性、リチウムイオン伝導性）に問題が生じる。また、従来技術において、樹脂系のテープや絶縁テープを集電箔や電極層端部に貼り付ける形態も存在するが、当該テープはある程度の厚みがあるため、ラミネートセルのように減圧密封する場合、テープを貼り付けた部分が厚くなってしまう問題がある。テープの厚みを薄くすると、バリがテープを貫通する虞がある。
一方で、本発明者らは上述したように、正極集電箔において、固体電解質層又は負極活物質層の端部と接触する虞のある部位に絶縁被膜を設けることにより、集電箔の電子伝導性及びリチウムイオン伝導性を確保しつつ、正極集電箔と固体電解質層又は負極活物質層の端部又はバリとの接触による短絡を抑制することができることを見出した。
以上のことより、本願は上記課題を解決するための一つの手段として、正極集電箔、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電箔を備える全固体積層電池であって、正極活物質層の一方側の端部は負極活物質層及び固体電解質層の一方側の端部よりも内側に存在し、正極集電箔の固体電解質層側の面のうち、積層方向において、負極活物質層及び固体電解質層の一方側の端部と対向する部分を含む部分に絶縁被膜が形成されている、全固体積層電池を開示する。
本願が開示する全固体積層電池によれば、正極集電箔と固体電解質層又は負極活物質層の端部との接触による短絡を抑制できる。
本明細書において、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。
［全固体積層電池］
本開示の全固体積層電池について、一実施形態である全固体積層電池１００を用いて説明する。
図２は全固体積層電池１００において正極集電タブが配置されている側の端部に着目した断面図であって、１つの正極集電箔及びその近隣の層を抜き出した図である。以下において、図２の紙面上下方向を積層方向ということがあり、紙面左右方向を幅方向ということがあり、紙面奥手前方向を奥行き方向ということがある。
本開示の全固体積層電池について、一実施形態である全固体積層電池１００を用いて説明する。
図２は全固体積層電池１００において正極集電タブが配置されている側の端部に着目した断面図であって、１つの正極集電箔及びその近隣の層を抜き出した図である。以下において、図２の紙面上下方向を積層方向ということがあり、紙面左右方向を幅方向ということがあり、紙面奥手前方向を奥行き方向ということがある。
図２に示したとおり、全固体積層電池１００は正極集電箔１、正極活物質層２、固体電解質層３、負極活物質層４、及び負極集電箔５をこの順で備えている。「この順で備え」とは、各層がこの順番に配置された形態であり、各層間に他の層が配置される形態を妨げない。言い換えると、各層が直接的にこの順で配置された形態のほか、各層間に他の層が配置され、間接的にこの順で配置された形態を含む。
具体的には、全固体積層電池１００は、正極集電箔１の両面に正極活物質層２を備えた正極１０と、負極集電箔５の両面に負極活物質層４を備えた負極２０と、正極１０及び負極２０の間に配置された固体電解質層３とを複数備えている。ただし、全固体積層電池１００において、正極１０、負極２０、固体電解質層３０は少なくとも１つでもよい。
また、全固体積層電池１００の正極活物質側の端部には正極集電箔１が配置され、負極活物質層側の端部には負極集電箔５が配置されている。なお、正極１０に含まれる正極集電箔１は１枚でもよく、２枚以上重なっていてもよい。図３に正極集電箔１を２枚重ねて使用している例を示した。また、負極２０も同様に、負極２０に含まれる負極集電箔５は１枚でもよく、２枚以上重なっていてもよい。
また、全固体積層電池１００の正極活物質側の端部には正極集電箔１が配置され、負極活物質層側の端部には負極集電箔５が配置されている。なお、正極１０に含まれる正極集電箔１は１枚でもよく、２枚以上重なっていてもよい。図３に正極集電箔１を２枚重ねて使用している例を示した。また、負極２０も同様に、負極２０に含まれる負極集電箔５は１枚でもよく、２枚以上重なっていてもよい。
また、図２では図示していないが、全固体積層電池１００は、図１に示したように、正極集電箔１は全固体積層電池１００の端部の一方側（図２の紙面左側）にまとめられ正極集電タブに接合している。そのため、正極集電箔１は正極集タブにまとめられる端部のうち、一部または全部が固体電解質層３及び負極活物質層４の端部よりも外側に延びている。
負極集電箔５も同様に、まとめられ負極集電タブに接合している。負極集電タブの配置位置は特に限定されず、全固体積層電池１００の端部の一方側であってもよく、他方側であってもよい。
負極集電箔５も同様に、まとめられ負極集電タブに接合している。負極集電タブの配置位置は特に限定されず、全固体積層電池１００の端部の一方側であってもよく、他方側であってもよい。
さらに、全固体積層電池１００の積層方向の断面において、正極活物質層２の一方側の端部（図２の紙面左側の端部）は、幅方向において、負極活物質層４及び固体電解質層３の一方側の端部よりも内側に存在している。Ｌｉ析出の観点から、正極活物質層２の面積よりも負極活物質層４の面積を大きくすることが望ましいためである。
次に、各層を構成する材料について説明する。
正極活物質層２は、少なくとも正極活物質を含む。正極活物質層２には、正極活物質に加えて、任意に固体電解質、バインダー及び導電剤等を含ませることができる。正極活物質は公知の正極活物質を用いればよい。例えば、リチウムイオン電池を構成する場合は、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、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２、マンガン酸リチウム、スピネル系リチウム化合物等の各種のリチウム含有複合酸化物を用いることができる。正極活物質は表面がニオブ酸リチウム層やチタン酸リチウム層やリン酸リチウム層等の酸化物層で被覆されていてもよい。正極活物質層２に含まれ得る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。好ましい無機固体電解質としては、例えば、ランタンジルコン酸リチウム、ＬｉＰＯＮ、Ｌｉ１＋ＸＡｌＸＧｅ２−Ｘ（ＰＯ４）３、Ｌｉ−ＳｉＯ系ガラス、Ｌｉ−Ａｌ−Ｓ−Ｏ系ガラス等の酸化物固体電解質；Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＩ−Ｓｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＬｉＩ−ＬｉＢｒ、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｏ５、ＬｉＩ−Ｌｉ３ＰＯ４−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＧｅＳ２等の硫化物固体電解質を例示することができる。特に、硫化物固体電解質が好ましく、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５を含む硫化物固体電解質がより好ましく、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＬｉＩ−ＬｉＢｒを含む硫化物固体電解質がさらに好ましい。正極活物質層に含まれ得るバインダーとしては、例えば、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチレンゴム（ＩＩＲ）、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）等が挙げられる。正極活物質層に含まれ得る導電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が挙げられる。正極活物質層２における各成分の含有量は従来と同様とすればよい。正極活物質層２の形状も従来と同様とすればよい。特に、全固体積層電池１００を容易に構成できる観点から、シート状の正極活物質層が好ましい。この場合、正極活物質層２の厚みは、例えば０．１μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１５０μｍ以下であることがより好ましい。
正極活物質層２は、少なくとも正極活物質を含む。正極活物質層２には、正極活物質に加えて、任意に固体電解質、バインダー及び導電剤等を含ませることができる。正極活物質は公知の正極活物質を用いればよい。例えば、リチウムイオン電池を構成する場合は、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、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２、マンガン酸リチウム、スピネル系リチウム化合物等の各種のリチウム含有複合酸化物を用いることができる。正極活物質は表面がニオブ酸リチウム層やチタン酸リチウム層やリン酸リチウム層等の酸化物層で被覆されていてもよい。正極活物質層２に含まれ得る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。好ましい無機固体電解質としては、例えば、ランタンジルコン酸リチウム、ＬｉＰＯＮ、Ｌｉ１＋ＸＡｌＸＧｅ２−Ｘ（ＰＯ４）３、Ｌｉ−ＳｉＯ系ガラス、Ｌｉ−Ａｌ−Ｓ−Ｏ系ガラス等の酸化物固体電解質；Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＩ−Ｓｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＬｉＩ−ＬｉＢｒ、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｏ５、ＬｉＩ−Ｌｉ３ＰＯ４−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＧｅＳ２等の硫化物固体電解質を例示することができる。特に、硫化物固体電解質が好ましく、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５を含む硫化物固体電解質がより好ましく、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＬｉＩ−ＬｉＢｒを含む硫化物固体電解質がさらに好ましい。正極活物質層に含まれ得るバインダーとしては、例えば、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチレンゴム（ＩＩＲ）、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）等が挙げられる。正極活物質層に含まれ得る導電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が挙げられる。正極活物質層２における各成分の含有量は従来と同様とすればよい。正極活物質層２の形状も従来と同様とすればよい。特に、全固体積層電池１００を容易に構成できる観点から、シート状の正極活物質層が好ましい。この場合、正極活物質層２の厚みは、例えば０．１μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１５０μｍ以下であることがより好ましい。
固体電解質層３は、少なくとも固体電解質を含む。固体電解質層３には、固体電解質に加えて、任意にバインダーを含ませることができる。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。好ましい無機固体電解質としては、例えば、ランタンジルコン酸リチウム、ＬｉＰＯＮ、Ｌｉ１＋ＸＡｌＸＧｅ２−Ｘ（ＰＯ４）３、Ｌｉ−ＳｉＯ系ガラス、Ｌｉ−Ａｌ−Ｓ−Ｏ系ガラス等の酸化物固体電解質；Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＩ−Ｓｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＬｉＩ−ＬｉＢｒ、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｏ５、ＬｉＩ−Ｌｉ３ＰＯ４−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＧｅＳ２等の硫化物固体電解質を例示することができる。特に、硫化物固体電解質が好ましく、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５を含む硫化物固体電解質がより好ましく、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＬｉＩ−ＬｉＢｒを含む硫化物固体電解質がさらに好ましい。バインダーは上述したバインダーと同様のものを適宜選択して用いることができる。固体電解質層３における各成分の含有量は従来と同様とすればよい。固体電解質層３の形状も従来と同様とすればよい。特に、全固体積層電池１００を容易に構成できる観点から、シート状の固体電解質層が好ましい。この場合、固体電解質層３の厚みは、例えば０．１μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。
負極活物質層４は、少なくとも負極活物質を含む。負極活物質層４には、負極活物質に加えて、任意に固体電解質、バインダー及び導電剤等を含ませることができる。負極活物質は公知の負極活物質を用いればよい。例えば、リチウムイオン電池を構成する場合は、負極活物質としてＳｉやＳｉ合金や酸化ケイ素等のシリコン系活物質；グラファイトやハードカーボン等の炭素系活物質；チタン酸リチウム等の各種酸化物系活物質；金属リチウムやリチウム合金等を用いることができる。負極活物質層に含まれ得る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。好ましい無機固体電解質としては、例えば、ランタンジルコン酸リチウム、ＬｉＰＯＮ、Ｌｉ１＋ＸＡｌＸＧｅ２−Ｘ（ＰＯ４）３、Ｌｉ−ＳｉＯ系ガラス、Ｌｉ−Ａｌ−Ｓ−Ｏ系ガラス等の酸化物固体電解質；Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＩ−Ｓｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＬｉＩ−ＬｉＢｒ、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｏ５、ＬｉＩ−Ｌｉ３ＰＯ４−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＧｅＳ２等の硫化物固体電解質を例示することができる。特に、硫化物固体電解質が好ましく、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５を含む硫化物固体電解質がより好ましく、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＬｉＩ−ＬｉＢｒを含む硫化物固体電解質がさらに好ましい。負極活物質層４に含まれ得るバインダーとしては、例えば、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチレンゴム（ＩＩＲ）、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）等が挙げられる。負極活物質層４に含まれ得る導電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が挙げられる。負極活物質層４における各成分の含有量は従来と同様とすればよい。負極活物質層４の形状も従来と同様とすればよい。特に、全固体積層電池１００を容易に構成できる観点から、シート状の負極活物質層が好ましい。この場合、負極活物質層４の厚みは、例えば０．１μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１５０μｍ以下であることがより好ましい。ただし、負極の容量が正極の容量よりも大きくなるように、負極活物質層の大きさ（面積や厚み）を決定することが好ましい。
正極集電箔１及び負極集電箔５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。正極集電箔１及び負極集電箔５を構成する金属としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｃｏ、ステンレス鋼等が挙げられる。特にＣｕ、Ａｌが好ましい。正極集電箔１及び負極集電箔５は、その表面に、抵抗を調整するための何らかのコート層を有していてもよい。正極集電箔１及び負極集電箔５の各々の厚みは特に限定されるものではない。例えば０．１μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。
（絶縁被膜）
全固体積層電池１００は上述の積層構造に加えて、さらに正極集電箔１の固体電解質層側の面の少なくとも一部に絶縁皮膜１ａが形成されていることを特徴とする。具体的には、正極集電箔１の固体電解質層側の面のうち、積層方向において、負極活物質層４及び固体電解質層３の一方側の端部と対向する部分を含む部分に絶縁被膜１ａが形成されていることを特徴とする。
全固体積層電池１００は上述の積層構造に加えて、さらに正極集電箔１の固体電解質層側の面の少なくとも一部に絶縁皮膜１ａが形成されていることを特徴とする。具体的には、正極集電箔１の固体電解質層側の面のうち、積層方向において、負極活物質層４及び固体電解質層３の一方側の端部と対向する部分を含む部分に絶縁被膜１ａが形成されていることを特徴とする。
絶縁被膜１ａを構成する材料は特に限定されず、絶縁性を有し、かつ、負極活物質層４及び固体電解質層３よりも硬い材料であればよい。硬さの指標としては、例えば、ビッカース硬度ＨＶが１０００を超えることが好ましい。固体電解質層３又は負極活物質層４の切断時に生じるバリのビッカース硬度ＨＶが１０００以下であるためである。例えば、バリに含まれる成分のうち、Ｃｕのビッカース硬度ＨＶは６０以下であり、Ｎｉのビッカース硬度ＨＶは１００以下であり、チタン酸リチウム（ＬＴＯ）のビッカース硬度ＨＶは７００以下であり、Ｓｉのビッカース硬度ＨＶは１０００以下である。
絶縁被膜１ａを構成する具体的な材料としては、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ、ビッカース硬度ＨＶ：３０００以下）やＡｌ２Ｏ３、ＳｉＣ等のセラミックス（ビッカース硬度ＨＶ：１５００以下）を挙げることができる。これらの材料は数μｍの厚みで十分な硬さを発揮することができる。
正極集電箔１に形成されている絶縁被膜１ａの好ましい範囲は、全固体積層電池１００の奥行き方向においては正極集電箔１の奥行き方向に亘って形成されており、全固体積層電池１００の幅方向においては０．１ｍｍ〜５０ｍｍ、より好ましくは１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲である。正極活物質層２に干渉しない範囲に絶縁被膜１ａを設けるためである。ただし、上述したように正極集電箔１の固体電解質層側の面のうち、負極活物質層４及び固体電解質層３の一方側の端部と対向する部分を含む範囲に形成されている必要がある。
絶縁被膜１ａの厚みは、絶縁被膜１ａが形成されている正極集電箔１に配置されている正極活物質層２の厚みよりも小さく（絶縁被膜１ａが固体電解質層３に接触していない厚み）、かつ、負極活物質層４及び固体電解質層３よりも大きいビッカース硬度ＨＶを有していれば特に限定されない。好ましくは０．２μｍ〜３０μｍの範囲であることが好ましい。
次に絶縁被膜１ａが形成された正極集電箔１のそれぞれの態様について説明する。
上述したように、絶縁被膜１ａは正極集電箔１の固体電解質層側の面のうち、積層方向において、負極活物質層４及び固体電解質層３の一方側の端部と対向する部分を含む部分に形成されている。そのため、正極１０に含まれる正極集電箔１が１枚である場合は、図２に示したとおり、正極集電箔１の両面に絶縁被膜１ａが形成される。正極１０に含まれる正極集電箔１が２枚重なって配値されている場合は、図３に示した通り、それぞれの正極集電箔１において、負極活物質層４及び固体電解質層３の一方側の端部と対向する面に絶縁被膜１ａが形成されている。
上述したように、絶縁被膜１ａは正極集電箔１の固体電解質層側の面のうち、積層方向において、負極活物質層４及び固体電解質層３の一方側の端部と対向する部分を含む部分に形成されている。そのため、正極１０に含まれる正極集電箔１が１枚である場合は、図２に示したとおり、正極集電箔１の両面に絶縁被膜１ａが形成される。正極１０に含まれる正極集電箔１が２枚重なって配値されている場合は、図３に示した通り、それぞれの正極集電箔１において、負極活物質層４及び固体電解質層３の一方側の端部と対向する面に絶縁被膜１ａが形成されている。
また、正負極の集電タブを設ける位置によって、正極集電箔１の態様も変化する。図４（ａ）は、正負極の集電タブが同じ端部側に設けられる場合である。図４（ｂ）は、正負極の集電タブが異なる側（一方側と他方側）に設けられる場合である。このように、正負極の集電タブを設ける位置によって、正極集電箔１の態様も変化するため、絶縁被膜１ａが被膜されている範囲も変化する。
なお、図４（ａ）、（ｂ）においては、固体電解質層３と負極活物質層４とは同じ大きさとした。
なお、図４（ａ）、（ｂ）においては、固体電解質層３と負極活物質層４とは同じ大きさとした。
以上のとおり、全固体積層電池１００を用いて本開示の全固体積層電池について説明した。本開示の全固体積層電池によれば、正極集電箔の所定の位置に絶縁被膜が被覆されているため、正極集電体と固体電解質層及び負極活物質層の一方側の端部（バリ）との接触による短絡を防止することができる。
従来の液系電池ように、固体電解質層や活物質層にコーティング等を施さないのは、硫化物固体電解質は水分があるような大気中では劣化してしまうため、電池製造プロセス的に非常に困難であるためである。そのため、本開示の全固体積層電池においては、大気中でも取り扱いが可能である集電箔に事前に絶縁被膜を設けることで、電池製造プロセスを容易にしている。
また、正極集電箔に樹脂被膜や樹脂テープ等の樹脂被膜を使用しない理由としては、一つは硬さの問題がある。集電箔に用いられる材料、例えば、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ等は樹脂材料よりも硬いため、集電箔のタブ付による集電箔に掛かる応力、及びラミネートセルを減圧封止した際の圧力により、集電箔が樹脂被膜を突き破る可能性がある。厚みにおいても、樹脂被膜が正極活物質層よりも厚いものであると、固体電解質層に干渉してしまう。一方で、上述した絶縁被膜、例えばダイヤモンドライクカーボン被膜であれば３μｍ程度で十分な絶縁性及び硬さを備える。
さらに、正極集電箔の所定の位置に絶縁被膜を被覆することに限定している理由は、正極集電箔の端部はタブ付けが必要であるため、全面を被覆してはならないためである。さらに、絶縁被膜は硬く、曲げることが困難であるため、広範囲に絶縁被膜を配置すると、タブ付けの際に正極集電箔を曲げることが困難になる。或いは、正極集電箔の先端を曲げる距離分だけ延ばす必要が生じるため、全固体積層電池中の活物質層の割合が減り、エネルギー密度が減少する。
よって、本開示の全固体積層電池では、絶縁性、硬さ、薄さを兼ね備え、わずかな面積にも設けることが可能な絶縁被膜材料を用いることにより、確実に絶縁性を確保するとともに、エネルギー密度の損失を防いでいる。
本開示の全固体積層電池の製造方法は、特に限定されず、公知の方法により作製することができる。例えば、正極集電箔に予め所定の位置に絶縁被膜を被覆し、次いで、正極集電箔、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、負極集電箔を公知の方法で積層することにより製造することができる。正極集電箔に絶縁被膜を被覆する方法も特に限定されず、公知の方法を採用することができる。例えば、プラズマＣＶＤ法や特許文献１に記載の方法により、正極集電箔に絶縁被膜を被覆することができる。
なお、上記では、Ｌｉ析出の観点から、負極活物質層の面積が正極活物質層の面積よりも大きい場合を想定し、正極集電箔に絶縁被膜を設ける形態を説明したが、本開示の全固体積層電池においてはこれに限定されず、負極集電箔に絶縁被膜を設ける形態であってもよい。
以下、本開示の全固体積層電池について、実施例を用いてさらに説明する。
［負極の作製］
分散媒としての酪酸ブチル及び結着材としてのポリフッ化ビニリデンを溶解した５質量％酪酸ブチル溶液と、負極活物質としてケイ素粒子（高純度化学製）と、固体電解質としてのＬｉＢｒ、ＬｉＩを含有するＬｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５系ガラスセラミックスと、導電剤としてＶＧＣＦ（気相法炭素繊維）と、を重量比が負極活物質：固体電解質：導電材：結着材＝５４．５：４２．３：２．２：１．１（ｗｔ％）となるようにポリプロピレン製容器に加えて、超音波分散装置（エスエムテー製、製品名ＵＨ−５０）で３０秒間撹拌した。その後、ポリプロピレン製容器を振とう器（柴田科学株式会社製、製品名ＴＴＭ−１）で３０分間振とうして、負極活物質層用ペーストを作製した。
負極活物質層用ペーストを、アプリケーターを使用して、ドクターブレード法にて負極集電箔としての銅箔に塗工し、その後、１００℃に加熱したホットプレート上で３０分間乾燥することにより、負極活物質層及び負極集電箔を有する負極を作製した。
分散媒としての酪酸ブチル及び結着材としてのポリフッ化ビニリデンを溶解した５質量％酪酸ブチル溶液と、負極活物質としてケイ素粒子（高純度化学製）と、固体電解質としてのＬｉＢｒ、ＬｉＩを含有するＬｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５系ガラスセラミックスと、導電剤としてＶＧＣＦ（気相法炭素繊維）と、を重量比が負極活物質：固体電解質：導電材：結着材＝５４．５：４２．３：２．２：１．１（ｗｔ％）となるようにポリプロピレン製容器に加えて、超音波分散装置（エスエムテー製、製品名ＵＨ−５０）で３０秒間撹拌した。その後、ポリプロピレン製容器を振とう器（柴田科学株式会社製、製品名ＴＴＭ−１）で３０分間振とうして、負極活物質層用ペーストを作製した。
負極活物質層用ペーストを、アプリケーターを使用して、ドクターブレード法にて負極集電箔としての銅箔に塗工し、その後、１００℃に加熱したホットプレート上で３０分間乾燥することにより、負極活物質層及び負極集電箔を有する負極を作製した。
［正極活物質層の作製］
分散媒としての酪酸ブチル及び結着材としてのポリフッ化ビニリデンを溶解した５質量％酪酸ブチル溶液と、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２粒子にニオブ酸リチウムをコーティングした正極活物質と、固体電解質としてのＬｉＢｒ、ＬｉＩを含有するＬｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５系ガラスセラミックスと、導電剤としてＶＧＣＦ（気相法炭素繊維）とを、重量比が正極活物質：固体電解質：導電材：結着材＝８３．２：１３．３：１．３：２．２（ｗｔ％）となるようにポリプロピレン製容器に加えて、超音波分散装置で３０秒間撹拌した。その後、ポリプロピレン製容器を振とう器で３分間振とうし、さらに超音波分散装置で３０秒間撹拌して、正極活物質層用ペーストを作製した。
正極活物質層用ペーストを、アプリケーターを使用して、ドクターブレード法にて基盤としてのアルミニウム箔に塗工し、その後、１００℃に加熱したホットプレート上で３０分間乾燥することにより正極活物質層を作製した。
分散媒としての酪酸ブチル及び結着材としてのポリフッ化ビニリデンを溶解した５質量％酪酸ブチル溶液と、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２粒子にニオブ酸リチウムをコーティングした正極活物質と、固体電解質としてのＬｉＢｒ、ＬｉＩを含有するＬｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５系ガラスセラミックスと、導電剤としてＶＧＣＦ（気相法炭素繊維）とを、重量比が正極活物質：固体電解質：導電材：結着材＝８３．２：１３．３：１．３：２．２（ｗｔ％）となるようにポリプロピレン製容器に加えて、超音波分散装置で３０秒間撹拌した。その後、ポリプロピレン製容器を振とう器で３分間振とうし、さらに超音波分散装置で３０秒間撹拌して、正極活物質層用ペーストを作製した。
正極活物質層用ペーストを、アプリケーターを使用して、ドクターブレード法にて基盤としてのアルミニウム箔に塗工し、その後、１００℃に加熱したホットプレート上で３０分間乾燥することにより正極活物質層を作製した。
［固体電解質層の作製］
分散媒としてのヘプタン及び結着材としてのブタジエンゴムを溶解した５質量％ヘプタン溶液と、固体電解質としてのＬｉＢｒ、ＬｉＩを含有するＬｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５系ガラスセラミックスと、を重量比が固体電解質：結着材＝９９：１（ｗｔ％）となるようにポリプロピレン製容器に加えて、超音波分散装置で３０秒間撹拌した。その後、ポリプロピレン製容器を振とう器で３０分間振とうして、固体電解質層用ペーストを作製した。
固体電解質層用ペーストを、アプリケーターを使用して、ドクターブレード法にて、基盤としてのアルミニウム箔に塗工し、その後、１００℃に加熱したホットプレート上で３０分間乾燥することにより、固体電解質層を作製した。
分散媒としてのヘプタン及び結着材としてのブタジエンゴムを溶解した５質量％ヘプタン溶液と、固体電解質としてのＬｉＢｒ、ＬｉＩを含有するＬｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５系ガラスセラミックスと、を重量比が固体電解質：結着材＝９９：１（ｗｔ％）となるようにポリプロピレン製容器に加えて、超音波分散装置で３０秒間撹拌した。その後、ポリプロピレン製容器を振とう器で３０分間振とうして、固体電解質層用ペーストを作製した。
固体電解質層用ペーストを、アプリケーターを使用して、ドクターブレード法にて、基盤としてのアルミニウム箔に塗工し、その後、１００℃に加熱したホットプレート上で３０分間乾燥することにより、固体電解質層を作製した。
［プレス工程］
固体電解質層が負極活物質層と接するように、固体電解質層を負極に積層して、ロールプレス機を用いてプレス温度２５℃、プレス圧１ｔｏｎ／ｃｍでプレスし、固体電解質層の基盤としてのアルミニウム箔を剥がして、固体電解質層と負極との積層体１を得た。
その後、上記積層体１の固体電解質層側に正極活物質層を積層し、ロールプレス機を用いて、プレス温度２５℃、プレス圧１ｔｏｎ／ｃｍでプレスし、正極活物質層の基盤としてのアルミニウム箔を剥がして、正極活物質層、固体電解質層、負極の積層体２を作製し、さらに、プレス温度１５０℃、プレス圧４ｔｏｎ／ｃｍでプレスして緻密化し、緻密化された積層体２を得た。
固体電解質層が負極活物質層と接するように、固体電解質層を負極に積層して、ロールプレス機を用いてプレス温度２５℃、プレス圧１ｔｏｎ／ｃｍでプレスし、固体電解質層の基盤としてのアルミニウム箔を剥がして、固体電解質層と負極との積層体１を得た。
その後、上記積層体１の固体電解質層側に正極活物質層を積層し、ロールプレス機を用いて、プレス温度２５℃、プレス圧１ｔｏｎ／ｃｍでプレスし、正極活物質層の基盤としてのアルミニウム箔を剥がして、正極活物質層、固体電解質層、負極の積層体２を作製し、さらに、プレス温度１５０℃、プレス圧４ｔｏｎ／ｃｍでプレスして緻密化し、緻密化された積層体２を得た。
［裁断工程］
積層体２をレーザーにより、図４（ａ）に示した形状に裁断した。
積層体２をレーザーにより、図４（ａ）に示した形状に裁断した。
［正極集電箔の貼り付け工程］
裁断後の積層体２に対して、接着剤を塗布した正極集電箔を貼り付け、図４（ａ）に示した形状の電極積層体を作製した。
ここで、正極集電箔には固体電解質層側の面のうち、積層方向において、負極活物質層及び固体電解質層の一方側の端部と対向する部分を含む部分に絶縁被膜が形成されている。絶縁被膜は奥行き方向においては、図４（ａ）に示したとおり正極集電箔の奥行き方向に亘って形成されており、幅方向においては５ｍｍの長さに形成されている。絶縁被膜の厚み及び絶縁被膜を構成する材料については、表１に記載した。なお、比較例１においては、絶縁被膜を形成していない正極集電箔を用いた。
裁断後の積層体２に対して、接着剤を塗布した正極集電箔を貼り付け、図４（ａ）に示した形状の電極積層体を作製した。
ここで、正極集電箔には固体電解質層側の面のうち、積層方向において、負極活物質層及び固体電解質層の一方側の端部と対向する部分を含む部分に絶縁被膜が形成されている。絶縁被膜は奥行き方向においては、図４（ａ）に示したとおり正極集電箔の奥行き方向に亘って形成されており、幅方向においては５ｍｍの長さに形成されている。絶縁被膜の厚み及び絶縁被膜を構成する材料については、表１に記載した。なお、比較例１においては、絶縁被膜を形成していない正極集電箔を用いた。
［積層工程］
上記により作製した電極積層体を３０個積み重ね、正負極の集電箔を各々まとめた後、正極集電タブとしてＡｌを用い、負極集電タブとしてＮｉめっきＣｕを用いて、それぞれ超音波溶接で集電箔とタブとを接合した。また、各々の集電タブには予めラミネートと熱溶着可能な溶接テープを施した。そして、アルミラミネートを用いて−８０ｋｐａにて減圧封止を行い、全固体積層電池を作製した。
上記により作製した電極積層体を３０個積み重ね、正負極の集電箔を各々まとめた後、正極集電タブとしてＡｌを用い、負極集電タブとしてＮｉめっきＣｕを用いて、それぞれ超音波溶接で集電箔とタブとを接合した。また、各々の集電タブには予めラミネートと熱溶着可能な溶接テープを施した。そして、アルミラミネートを用いて−８０ｋｐａにて減圧封止を行い、全固体積層電池を作製した。
［自己放電試験］
作製した全固体積層電池を５Ｍｐａにて拘束し、つぎの手順により自己放電検査を行った。まず、全固体積層電池を充電（４．０Ｖｃｃｃｖ、電流レート１／１０Ｃ、カットオフ電流１／１００Ｃ）で充電した後、２５℃の恒温槽で２５ｈ静置し、静置前後の電圧変化ΔＶを測定した。
表１にその結果を示した。表１では、最も悪い結果となった比較例１の自己放電電圧低下を１００とした場合の相対値（自己放電評価指標）を用いて評価した。自己放電評価指標は低いほど電圧変化が小さいことを意味するため、自己放電評価指標は小さいほど望ましい。
作製した全固体積層電池を５Ｍｐａにて拘束し、つぎの手順により自己放電検査を行った。まず、全固体積層電池を充電（４．０Ｖｃｃｃｖ、電流レート１／１０Ｃ、カットオフ電流１／１００Ｃ）で充電した後、２５℃の恒温槽で２５ｈ静置し、静置前後の電圧変化ΔＶを測定した。
表１にその結果を示した。表１では、最も悪い結果となった比較例１の自己放電電圧低下を１００とした場合の相対値（自己放電評価指標）を用いて評価した。自己放電評価指標は低いほど電圧変化が小さいことを意味するため、自己放電評価指標は小さいほど望ましい。
表１より、実施例１〜３は比較例１、２に比べて、電圧変化ΔＶが小さく自己放電評価指数が低かった。よって、正極集電箔の所定の位置に絶縁被膜を設けることにより、正極集電箔と固体電解質層又は負極活物質層の端部との接触による短絡を抑制することができたと考えられる。
１ 正極集電箔
１ａ 絶縁被膜
２ 正極活物質層
３ 固体電解質層
４ 負極活物質層
５ 負極集電箔
１０ 正極
２０ 負極
１００ 全固体積層電池
１ａ 絶縁被膜
２ 正極活物質層
３ 固体電解質層
４ 負極活物質層
５ 負極集電箔
１０ 正極
２０ 負極
１００ 全固体積層電池
Claims (1)
- 正極集電箔、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電箔を備える全固体積層電池であって、
前記正極活物質層の一方側の端部は前記負極活物質層及び前記固体電解質層の一方側の端部よりも内側に存在し、
前記正極集電箔の固体電解質層側の面のうち、積層方向において、前記負極活物質層及び前記固体電解質層の前記一方側の端部と対向する部分を含む部分に絶縁被膜が形成されている、
全固体積層電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019015640A JP7163801B2 (ja) | 2019-01-31 | 2019-01-31 | 全固体積層電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019015640A JP7163801B2 (ja) | 2019-01-31 | 2019-01-31 | 全固体積層電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020123536A true JP2020123536A (ja) | 2020-08-13 |
| JP7163801B2 JP7163801B2 (ja) | 2022-11-01 |
Family
ID=71992920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019015640A Active JP7163801B2 (ja) | 2019-01-31 | 2019-01-31 | 全固体積層電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7163801B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114824436A (zh) * | 2021-01-20 | 2022-07-29 | 本田技研工业株式会社 | 固态电池 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013182842A (ja) * | 2012-03-05 | 2013-09-12 | Hitachi Zosen Corp | 全固体二次電池およびその製造方法 |
| JP2015216077A (ja) * | 2014-05-13 | 2015-12-03 | トヨタ自動車株式会社 | 全固体電池の製造方法 |
| JP2017130281A (ja) * | 2016-01-18 | 2017-07-27 | トヨタ自動車株式会社 | 全固体電池の製造方法 |
| WO2018155852A1 (ko) * | 2017-02-22 | 2018-08-30 | 삼성에스디아이(주) | 이차 전지 |
-
2019
- 2019-01-31 JP JP2019015640A patent/JP7163801B2/ja active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013182842A (ja) * | 2012-03-05 | 2013-09-12 | Hitachi Zosen Corp | 全固体二次電池およびその製造方法 |
| JP2015216077A (ja) * | 2014-05-13 | 2015-12-03 | トヨタ自動車株式会社 | 全固体電池の製造方法 |
| JP2017130281A (ja) * | 2016-01-18 | 2017-07-27 | トヨタ自動車株式会社 | 全固体電池の製造方法 |
| WO2018155852A1 (ko) * | 2017-02-22 | 2018-08-30 | 삼성에스디아이(주) | 이차 전지 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114824436A (zh) * | 2021-01-20 | 2022-07-29 | 本田技研工业株式会社 | 固态电池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7163801B2 (ja) | 2022-11-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6319335B2 (ja) | 全固体電池の製造方法 | |
| JP5765349B2 (ja) | 全固体電池およびその製造方法 | |
| EP2555305B1 (en) | Electrode assembly having a novel structure and a production method for the same | |
| US10079383B2 (en) | All-solid battery and method for manufacturing the same | |
| JP6296030B2 (ja) | 電極積層体及び全固体電池の製造方法 | |
| KR102303678B1 (ko) | 전고체 전지 적층체 | |
| JP7243249B2 (ja) | 全固体電池 | |
| JP6683165B2 (ja) | 全固体電池の製造方法 | |
| JP2020136261A (ja) | 全固体電池積層体 | |
| EP3905416A1 (en) | Battery | |
| KR20180121358A (ko) | 적층 전지 | |
| JP2015005421A (ja) | 電極体及び全固体電池 | |
| JP2020140932A (ja) | 全固体電池及びその製造方法 | |
| JP2018181461A (ja) | 積層電池 | |
| KR20230014733A (ko) | 이차 전지 및 그 제조 방법 | |
| WO2017047653A1 (ja) | 非水二次電池用電極、その製造方法、および非水二次電池 | |
| CN111725475B (zh) | 全固体电池的制造方法和全固体电池 | |
| JP2019192564A (ja) | 全固体電池 | |
| JP7163801B2 (ja) | 全固体積層電池 | |
| EP3905414A1 (en) | Battery | |
| US20240120552A1 (en) | Sulfide Solid-State Battery, Printed Circuit Board with Sulfide Solid-State Battery, and Manufacturing Method of Sulfide Solid-State Battery | |
| JP7347287B2 (ja) | 電池及び電池の製造方法 | |
| WO2024180579A1 (ja) | 全固体電池 | |
| KR20230009460A (ko) | 전지 및 그 제조방법 | |
| JP2023070587A (ja) | 全固体電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210524 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220426 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220427 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220621 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220705 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220902 |
|
| 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: 20220920 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221003 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7163801 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |