JP2022140970A - 全固体電池 - Google Patents
全固体電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022140970A JP2022140970A JP2021041075A JP2021041075A JP2022140970A JP 2022140970 A JP2022140970 A JP 2022140970A JP 2021041075 A JP2021041075 A JP 2021041075A JP 2021041075 A JP2021041075 A JP 2021041075A JP 2022140970 A JP2022140970 A JP 2022140970A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- active material
- electrode body
- current collector
- electrode
- solid
- 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 abstract description 13
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims abstract description 75
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 54
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 27
- 239000002409 silicon-based active material Substances 0.000 claims description 24
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 12
- -1 hydrogen titanium oxide Chemical class 0.000 claims description 9
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 8
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 claims description 8
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 8
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000007600 charging Methods 0.000 abstract description 10
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 97
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 23
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000010450 olivine Substances 0.000 description 4
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- 239000002203 sulfidic glass Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 1
- 101100101156 Caenorhabditis elegans ttm-1 gene Proteins 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004043 Li(Ni0.5Mn1.5)O4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910011279 LiCoPO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052493 LiFePO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014689 LiMnO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000668 LiMnPO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910011456 LiNi0.80Co0.15Al0.05O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013084 LiNiPO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001228 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 (NCM 111) Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015207 Ni1/3Co1/3Mn1/3O Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 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 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010281 constant-current constant-voltage charging Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation 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
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229920005575 poly(amic acid) Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
- H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
- H01M10/0562—Solid materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/386—Silicon or alloys based on silicon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
- H01M50/54—Connection of several leads or tabs of plate-like electrode stacks, e.g. electrode pole straps or bridges
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/027—Negative electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/028—Positive electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M2010/4292—Aspects relating to capacity ratio of electrodes/electrolyte or anode/cathode
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
Description
本開示における全固体電池では、電極体Aおよび電極体Bが、並列に接続され、かつ、厚さ方向に沿って積層されている。電極体Aおよび電極体Bについては後述する。
本開示における電極体Aは、モノポーラ型電極体である。図2は電極体Aの一例を示す概略断面図である。図2に示す電極体A(10)は、第1集電体A(1)と、第1集電体A(1)の一方の面側(X)から順に形成された、第1活物質層A1(2a)、固体電解質層A1(3a)、第2活物質層A1(4a)および第2集電体A1(5a)と、第1集電体A(1)の他方の面側(Y)から順に形成された、第1活物質層A2(2b)、固体電解質層A2(3b)、第2活物質層A2(4b)および第2集電体A2(5b)と、を有する。
本開示における電極体Bは、2つの単位セルが、直列に接続され、かつ、厚さ方向に沿って積層された電極体である。図3は電極体Bの一例を示す概略断面図である。図3に示す電極体B(20)は、第1集電体B(1´)、第1活物質層B(2´)、固体電解質層B(3´)、第2活物質層B(4´)および第2集電体B(5´)をこの順に有する単位セルU1およびU2が直列で接続されている。図3における電極体Bでは、単位セルU1および単位セルU2が中間集電体6を共有して接続された、バイポーラ型電極体である。すなわち、中間集電体6は、単位セルU1における第2集電体B(5´)と、単位セルU2における第1集電体B(1´)とを兼ねている。
本開示における全固体電池は、通常、電極体Aおよび電極体Bが積層された積層体を収納する外装体と、集電タブとを備える。また、必要に応じて、電極体Aおよび電極体Bの間に形成された絶縁層を備える。外装体は特に限定に限定されず、例えばAlラミネートが挙げられる。集電タブは、積層体端部の集電体に積層され、外装体内部から外装体外部へ延出する構成とすることができる。集電タブの材料は、特に限定されず、従来公知の材料とすることができる。また、絶縁層は、例えばポリイミド、ポリエチレンテレフタラート(PET)等の樹脂を含有することが好ましい。絶縁層の面積は、厚さ方向からみた電極体Aおよび電極体Bの面積よりも大きいことが好ましい。
<電極体Aの作製>
(正極の作製)
転動流動式コーティング装置(パウレック社製)を用いて、大気雰囲気下においてNCM系正極活物質粒子(Li1.15Ni1/3Co1/3Mn1/3O2を主相とする粒子)にニオブ酸リチウムをコーティングし、大気雰囲気下で焼成を行った。これにより、ニオブ酸リチウムの被覆層を有する正極活物質粒子を得た。
負極合剤の材料として、NMP、ポリアミック酸、負極活物質粒子(Si粒子)、VGCFを用いた。これらをポリプロピレン製容器に加え、超音波分散装置で30分間攪拌した。アプリケーターを使用したブレード法にてNi箔の両面に塗工した。その後、自然乾燥し、150℃のホットプレート上で30分間乾燥させた。その後エタノールに溶かしたアルジロダイト型固体電解質を真空含侵した。これにより、Ni箔の両面に負極合剤層を有する負極を得た。
固体電解質層の材料として、ヘプタン、ポリブタジエンラバー(BR)および硫化物固体電解質を用いた。これらをポリプロピレン製容器に加え、超音波分散装置で30秒間攪拌した。次に、容器を振とう機で30分間振とうさせ、さらに超音波分散装置で30秒間攪拌した。振とう機で3分間振とうさせた後、アプリケーターを使用したブレード法にてアルミニウム箔(基材)上に塗工した。その後、自然乾燥し、100℃のホットプレート上で30分間乾燥させた。これにより、アルミニウム箔(基材)上に固体電解質層が形成された転写部材を作製した。
負極合材層と固体電解質層とが直接接触するように、負極および転写部材を張り合わせ、1.6t/cmでプレスした。その後、基材であるアルミニウム箔を剥がした。これにより、Ni箔上に負極合材層と固体電解質層を有する積層体を得た。続いて、正極の正極合剤層と積層体の固体電解質層とが直接接触するようにして、正極および積層体を張合わせ、1.6t/cmでプレスした。その後アルミニウム箔をはがし、5t/cm、165℃でプレスし緻密化した。その後350℃焼成することで、電極体を得た。この電極体の両面に、BRを用いてカーボンコート箔を正極合剤層に合わせて張り合わせた。これにより、電極体Aを作製した。
(正極の作製)
正極活物質粒子として、鉄オリビンを主相とする粒子(LiFePO4)を用いた。これ以外は、電極体Aと同様にして、ニオブ酸リチウムの被覆層を有する正極活物質粒子を得た。
負極活物質粒子として、チタン酸リチウム(LTO:Li4Ti5O12)粒子を用いた。これ以外は、電極体Aと同様にして、Ni箔上に負極合剤層を有する負極を得た。
電極体Aと同様にして、アルミニウム箔(基材)上に固体電解質層が形成された転写部材を作製した。
Ni箔と正極合材層とが直接接触するように、負極および正極を張合わせ、1.6t/cmでプレスした。その後、アルミニウム箔を剥がすことで、Ni箔の片面に負極合材層、反対の面に正極合剤が形成された発電要素を得た。2つの転写部材を、固体電解質層が正極合材層および負極合材層にそれぞれ直接接触するように、発電要素と貼り合わせ、1.6t/cmでプレスした。その後、転写部材のアルミニウム箔を剥がして積層体を得た。この積層体の正極合材層側の固体電解質層と負極の負極合材層とが直接接するようにして、積層体と負極を張り合わせ、負極層側の固体電解質層と正極の正極合材層とが直接接するようにして、積層体と正極を張り合わせ、そして、1.6t/cmでプレスした。その後、正極のアルミニウム箔を剥がし、5t/cm、165℃でプレスし緻密化して、電極体を得た。この電極体の両面に、BRを用いてカーボンコート箔を正極合材に合わせて張り合わせた。これにより、電極体Bを作製した。
電極体Bの負極集電箔側にPETフィルムを張り、これを電極体Aと交互に積層し、合計30枚積層した。その際、Ni箔を負極集電体とし、Al箔を正極集電体として、正極集電タブおよび負極集電タブは、お互いに絶縁されるように、それぞれ全固体電池の反対面から延出させた。
1枚の電極体Aを1組とし、3枚の電極体Bを1組とした。これらを各8組積層した(電極体の合計32枚)。このこと以外は実施例1と同じように全固体電池を作製した。
3枚積層した電極体Aを2枚の電極体Bで挟んだ合計5枚を1組とし、6組積層した(電極体の合計30枚)。このこと以外は実施例1と同じように全固体電池を作製した。
電極体Aを30枚積層した。このこと以外は実施例1と同じように全固体電池を作製した。
電極体Bを30枚積層した。このこと以外は実施例1と同じように全固体電池を作製した。
「(電極体Bの作製)」に記載した方法を「(電極体Aの作製)」に記載した方法に変更して、電極体Bを作製した。このこと以外は、実施例1と同様にして全固体電池を作製した。
電極体Aを1枚、電極体Bを29枚積層した。このこと以外は実施例1と同じように全固体電池を作製した。
電極体Aを29枚、電極体Bを1枚積層した。このこと以外は実施例1と同じように全固体電池を作製した。
<エネルギー密度の測定>
作製した各全固体電池に対して、0.1Cで、4.05VまでCCCV充電(終了電流0.01C)した。その後、0.1Cで、2.5VまでCCCV放電(終了電流0.01C)した。放電終了時の放電容量と、その時の平均電圧からエネルギー密度(Wh/L)を算出した。結果を表1に示す。また、実施例1~3および比較例1、2、4、5の結果を図4に示す。
電圧4.05Vの時(充電終了時)の電池の厚みV1、電圧2.5V(放電終了時)の時の電池の厚みV2を測定し、以下の式から膨張量を算出した。
膨張量(%)=100×(V1-V2)/V2
なお、電池の厚みは、5MPaで拘束した状態で、金属板の間の隙間の最小目盛りが1μmのノギスを用いて測定した。また、測定した箇所の対角線の交点が電極体の中心になるように4か所測定し、その平均を電池の厚さとした。膨張量の値と、上記エネルギー密度を膨張量で割った値とを、表1に示す。また、実施例1~3および比較例1、2、4、5のエネルギー密度/膨張量の結果を図4に示す。
作製した各全固体電池に対して、2Cで、電圧範囲を3V-4VとしたCC充放電を500回行った。また、各電池を真空で吸引し、電池が膨らむか確認した。電池が膨らんだ場合は、シールアウトしてないと判断した。
2 …第1活物質層
3 …固体電解質層
4 …第2活物質層
5 …第2集電体
6 …中間集電体
7 …絶縁層
10 …電極体A
20 …電極体B
100 …全固体電池
Claims (5)
- 電極体Aおよび電極体Bが、並列に接続され、かつ、厚さ方向に沿って積層された全固体電池であって、
前記電極体Aは、
第1集電体Aと、
前記第1集電体Aの一方の面側から順に形成された、第1活物質層A1、固体電解質層A1、第2活物質層A1および第2集電体A1と、
前記第1集電体Aの他方の面側から順に形成された、第1活物質層A2、固体電解質層A2、第2活物質層A2および第2集電体A2と、を有し、
前記電極体Bは、2つの単位セルが、直列に接続され、かつ、厚さ方向に沿って積層された電極体であり、
前記単位セルは、第1集電体B、第1活物質層B、固体電解質層B、第2活物質層Bおよび第2集電体Bをこの順に有するセルであり、
前記電極体Aは、負極活物質として、Si系活物質を含有し、
前記電極体Bは、負極活物質として、前記Si系活物質よりも膨張収縮量が小さい負極活物質Bを含有し、
前記電極体Aおよび前記電極体Bの合計の容量に対する前記電極体Aの容量の割合は、25%以上、60%以下である、全固体電池。 - 前記電極体Aと前記電極体Bとの作動電圧の差が、1V以下である、請求項1に記載の全固体電池。
- 電極体Aおよび電極体Bが、並列に接続され、かつ、厚さ方向に沿って積層された全固体電池であって、
前記電極体Aは、
第1集電体Aと、
前記第1集電体Aの一方の面側から順に形成された、第1活物質層A1、固体電解質層A1、第2活物質層A1および第2集電体A1と、
前記第1集電体Aの他方の面側から順に形成された、第1活物質層A2、固体電解質層A2、第2活物質層A2および第2集電体A2と、を有し、
前記電極体Bは、複数の単位セルが、直列に接続され、かつ、厚さ方向に沿って積層された電極体であり、
前記単位セルは、第1集電体B、第1活物質層B、固体電解質層B、第2活物質層Bおよび第2集電体Bをこの順に有するセルであり、
前記電極体Aは、負極活物質として、Si系活物質を含有し、
前記電極体Bは、負極活物質として、前記Si系活物質よりも膨張収縮量が小さい負極活物質Bを含有し、
前記電極体Aの作動電圧と、前記電極体Bの作動電圧との差が、1V以下であり、
前記電極体Aおよび前記電極体Bの合計の容量に対する前記電極体Aの容量の割合は、25%以上、60%以下である、全固体電池。 - 前記負極活物質Bが、チタン酸リチウムおよび水素チタン酸化物の少なくとも一方である、請求項1から請求項3のいずれかの請求項に記載の全固体電池。
- 前記電極体Aは、正極活物質として、NiおよびCoを含有する岩塩層状型活物質を含有し、
前記電極体Bは、正極活物質として、Feを含有するオリビン型活物質を含有する、請求項4に記載の全固体電池。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021041075A JP7318672B2 (ja) | 2021-03-15 | 2021-03-15 | 全固体電池 |
US17/686,959 US20220294019A1 (en) | 2021-03-15 | 2022-03-04 | Solid state battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021041075A JP7318672B2 (ja) | 2021-03-15 | 2021-03-15 | 全固体電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022140970A true JP2022140970A (ja) | 2022-09-29 |
JP7318672B2 JP7318672B2 (ja) | 2023-08-01 |
Family
ID=83195194
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021041075A Active JP7318672B2 (ja) | 2021-03-15 | 2021-03-15 | 全固体電池 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220294019A1 (ja) |
JP (1) | JP7318672B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024090891A1 (ko) * | 2022-10-26 | 2024-05-02 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 전고체 전지 및 이의 제조방법 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004319362A (ja) * | 2003-04-18 | 2004-11-11 | Nissan Motor Co Ltd | バイポーラ二次電池 |
JP2020181670A (ja) * | 2019-04-24 | 2020-11-05 | 株式会社Soken | 蓄電装置 |
-
2021
- 2021-03-15 JP JP2021041075A patent/JP7318672B2/ja active Active
-
2022
- 2022-03-04 US US17/686,959 patent/US20220294019A1/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004319362A (ja) * | 2003-04-18 | 2004-11-11 | Nissan Motor Co Ltd | バイポーラ二次電池 |
JP2020181670A (ja) * | 2019-04-24 | 2020-11-05 | 株式会社Soken | 蓄電装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024090891A1 (ko) * | 2022-10-26 | 2024-05-02 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 전고체 전지 및 이의 제조방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7318672B2 (ja) | 2023-08-01 |
US20220294019A1 (en) | 2022-09-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5413355B2 (ja) | 全固体電池 | |
JP6085370B2 (ja) | 全固体電池、全固体電池用電極及びその製造方法 | |
TWI555257B (zh) | 全固態電池及彼之製法 | |
JP6259704B2 (ja) | 全固体電池用電極の製造方法及び全固体電池の製造方法 | |
CN104919627A (zh) | 全固体电池及其制造方法 | |
CN111933999B (zh) | 一种固态电池、电池模组、电池包及其相关的装置 | |
CN110416598B (zh) | 全固体电池和其制造方法 | |
JP2021177448A (ja) | 全固体二次電池 | |
CN108807828A (zh) | 层叠电池 | |
JP2016207614A (ja) | 固体電池 | |
JP2019212590A (ja) | 積層電池 | |
JP2018106984A (ja) | 全固体リチウムイオン電池 | |
CN110416630B (zh) | 全固体电池 | |
JP7318672B2 (ja) | 全固体電池 | |
JP7246196B2 (ja) | 全固体リチウム二次電池 | |
KR20220008907A (ko) | 전고체 전지 및 그의 제조 방법 | |
JP7347454B2 (ja) | 負極活物質層 | |
JP7248043B2 (ja) | 全固体電池 | |
JP7484683B2 (ja) | 全固体電池 | |
JP7238757B2 (ja) | 全固体電池 | |
JP2022153951A (ja) | 全固体電池 | |
JPH11283612A (ja) | リチウム二次電池 | |
JP2020053154A (ja) | 負極合材 | |
JP7243704B2 (ja) | 全固体二次電池 | |
JP7249991B2 (ja) | 二次電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220809 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230425 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230426 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230601 |
|
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: 20230620 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230703 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7318672 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |