JP2023149424A - 全固体電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】電池セル内部で硫化水素が発生した場合に、負極における硫化水素による腐食を抑制することができる全固体電池を提供する。
【解決手段】全固体電池１は、第１集電体層１１と第１活物質層１２とが積層された正極１０と、少なくとも銅を含む第２集電体層２１と第２活物質層２２とが積層された負極２０と、第１活物質層１２と第２活物質層２２の間に配置された固体電解質層３０と、第２集電体層２１に接合される第１タブリードおよび第２タブリード５０と、を備え、正極１０、負極２０および固体電解質層３０の少なくとも１つが硫化物を含み、第２タブリード５０を覆い、取り外し可能な絶縁カバー６０を有する。
【選択図】図３
【解決手段】全固体電池１は、第１集電体層１１と第１活物質層１２とが積層された正極１０と、少なくとも銅を含む第２集電体層２１と第２活物質層２２とが積層された負極２０と、第１活物質層１２と第２活物質層２２の間に配置された固体電解質層３０と、第２集電体層２１に接合される第１タブリードおよび第２タブリード５０と、を備え、正極１０、負極２０および固体電解質層３０の少なくとも１つが硫化物を含み、第２タブリード５０を覆い、取り外し可能な絶縁カバー６０を有する。
【選択図】図３
Description
本発明は、全固体電池に関する。
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する全固体電池に関する研究開発が行われている。
従来、アルミニウム電解コンデンサの引き出しリードタブ箔が、コンデンサの長時間の使用によって、電解液の変質やコンデンサ部材から流失する塩素等のハロゲンに曝されるため、腐食断線を生じることがあった。
上記のような引き出しリードタブ箔の腐食断線を抑制する方法としては、例えば、アルミニウム箔を、電極と、この電極と外部端子との接続用の引き出しリードタブとに使用し、この引き出しリードタブに、粘着性または接着性の樹脂シートを張り合わせることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、全固体電池に関する技術においては、電池セル内部で硫化水素が発生した場合、負極の集電体層を構成する銅が腐食することがある。その場合、負極に接続されたタブリードが腐食すると脆くなり、振動等でタブリードが切れてしまうことがある。充電率が高い状態で、タブリードが切れると、タブリードが切れた負極では充電率を下げることができないため、安全に電池セルを取り外すことができないとう課題がある。
本願は上記課題の解決のため、電池セル内部で硫化水素が発生した場合に、負極における硫化水素による腐食の抑制の達成を目的としたものである。そして、延いてはエネルギーの効率化に寄与するものである。
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
［１］第１集電体層と第１活物質層とが積層された正極と、
少なくとも銅を含む第２集電体層と第２活物質層とが積層された負極と、
前記第１活物質層と前記第２活物質層の間に配置された固体電解質層と、
前記第２集電体層に接合される第１タブリードおよび第２タブリードと、を備え、
前記正極、前記負極および前記固体電解質層の少なくとも１つが硫化物を含み、
前記第２タブリードを覆い、取り外し可能な絶縁カバーを有する、全固体電池。
［１］第１集電体層と第１活物質層とが積層された正極と、
少なくとも銅を含む第２集電体層と第２活物質層とが積層された負極と、
前記第１活物質層と前記第２活物質層の間に配置された固体電解質層と、
前記第２集電体層に接合される第１タブリードおよび第２タブリードと、を備え、
前記正極、前記負極および前記固体電解質層の少なくとも１つが硫化物を含み、
前記第２タブリードを覆い、取り外し可能な絶縁カバーを有する、全固体電池。
第２タブリードを覆い、取り外し可能な絶縁カバーを有することにより、電池セル内部で正極、負極および固体電解質層の少なくとも１つから硫化水素が発生した場合であっても、第２タブリードが固体電解質層から発生する硫化水素によって腐食することを抑制でき、第２集電体層が硫化水素によって腐食することを抑制できる。
［２］前記第２集電体層と前記第１タブリードは溶接で接合され、前記第２集電体層と前記第２タブリードは締結手段で接合される、［１］に記載の全固体電池。
第２集電体層と第１タブリードが溶接で接合されていることにより、第２集電体層と第１タブリードを強固に接続することができる。第２集電体層と第２タブリードが締結手段で接合されていることにより、第２集電体層と第２タブリードの接続構造を簡素化することができる。
［３］前記第１タブリードは充放電用タブリードであり、
前記第２タブリードは残放電用タブリードである、［１］または［２］に記載の全固体電池。
前記第２タブリードは残放電用タブリードである、［１］または［２］に記載の全固体電池。
第１タブリードが充放電用タブリードであることにより、第１タブリードを介して、負極の充放電を行うことができる。第２タブリードが残放電用タブリードであることにより、第２タブリードを介して、負極の残電流を外部に放出して、負極の充電率を下げることができる。これにより、安全に電池セルを取り外すことができる。
本発明によれば、電池セル内部で硫化水素が発生した場合に、負極における硫化水素による腐食を抑制することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
［全固体電池の構成］
図１は、本発明の実施形態に係る全固体電池を構成する負極の構造の一例を示す平面図である。図２は、本発明の実施形態に係る全固体電池の一例を示し、図１のＡ－Ａ’に沿う断面図である。図３は、本発明の実施形態に係る全固体電池の一例を示し、図１のＢ－Ｂ’に沿う断面図である。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は図示するものに限られないものとする。
図１は、本発明の実施形態に係る全固体電池を構成する負極の構造の一例を示す平面図である。図２は、本発明の実施形態に係る全固体電池の一例を示し、図１のＡ－Ａ’に沿う断面図である。図３は、本発明の実施形態に係る全固体電池の一例を示し、図１のＢ－Ｂ’に沿う断面図である。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は図示するものに限られないものとする。
全固体電池１は、正極１０と、負極２０と、正極１０及び負極２０の間に配置され、固体電解質を含む固体電解質層３０と、負極２０に接合される第１タブリード４０および第２タブリード５０と、第２タブリード５０を覆う絶縁カバー６０とを備える。また、全固体電池１は、正極１０に接合される第３タブリード７０と、正極１０、負極２０及び固体電解質層３０から構成される積層体８０を外側から覆う外装フィルム９０とを備えていてもよい。
正極１０と負極２０は、固体電解質層３０を介して交互に積層されている。正極１０と負極２０の間で固体電解質層３０を介したリチウムイオンの授受により、全固体電池１の充放電が行われる。
（正極）
正極１０は、第１集電体層１１と、少なくとも固体電解質を含む第１活物質層１２とが積層されてなる。本実施形態では、正極１０は、第１集電体層１１と、第１集電体層１１の両主面に形成され、正極活物質及び固体電解質を含む正極活物質層１２Ａ，１２Ｂとを有する。
正極１０は、第１集電体層１１と、少なくとも固体電解質を含む第１活物質層１２とが積層されてなる。本実施形態では、正極１０は、第１集電体層１１と、第１集電体層１１の両主面に形成され、正極活物質及び固体電解質を含む正極活物質層１２Ａ，１２Ｂとを有する。
第１集電体層１１は、導電率が高い少なくとも１つの物質で構成されるのが好ましい。
導電性が高い物質としては、例えば、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、プラチナ（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、及びニッケル（Ｎｉ）の少なくともいずれか１つの金属元素を含む金属又は合金、あるいはカーボン（Ｃ）の非金属が挙げられる。導電性の高さに加えて、製造コストも考慮すると、アルミニウム、ニッケル又はステンレスが好ましい。更に、アルミニウムは、正極活物質、負極活物質及び固体電解質と反応し難い。そのため、第１集電体層１１にアルミニウムを用いると、全固体電池の内部抵抗を低減することができる。
導電性が高い物質としては、例えば、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、プラチナ（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、及びニッケル（Ｎｉ）の少なくともいずれか１つの金属元素を含む金属又は合金、あるいはカーボン（Ｃ）の非金属が挙げられる。導電性の高さに加えて、製造コストも考慮すると、アルミニウム、ニッケル又はステンレスが好ましい。更に、アルミニウムは、正極活物質、負極活物質及び固体電解質と反応し難い。そのため、第１集電体層１１にアルミニウムを用いると、全固体電池の内部抵抗を低減することができる。
第１集電体層１１の形状としては、例えば、箔状、板状、メッシュ状、不織布状、発泡状等を挙げることができる。また、正極活物質層１２Ａ，１２Ｂとの密着性を高めるために、第１集電体層１１の表面にカーボンなどが配置されていてもよいし、表面が粗化されていてもよい。
第１活物質層１２（正極活物質層１２Ａ，１２Ｂ）は、リチウムイオンと電子を授受する正極活物質を含む。正極活物質としては、リチウムイオンを可逆に放出・吸蔵でき、電子輸送が行える材料であれば特に限定されず、全固体型リチウムイオン電池の正極に適用可能な公知の正極活物質を用いることができる。例えば、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ２）、リチウムニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ２）、リチウムマンガン酸化物（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、固溶体酸化物（Ｌｉ２ＭｎＯ３－ＬｉＭＯ２（Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉなど））、リチウム－マンガン－ニッケル－コバルト酸化物（ＬｉＮｉｘＭｎｙＣｏｚＯ２、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）、オリビン型リチウムリン酸化物（ＬｉＦｅＰＯ４）等の複合酸化物；ポリアニリン、ポリピロール等の導電性高分子；Ｌｉ２Ｓ、ＣｕＳ、Ｌｉ－Ｃｕ－Ｓ化合物、ＴｉＳ２、ＦｅＳ、ＭｏＳ２、Ｌｉ－Ｍｏ－Ｓ化合物等の硫化物；硫黄とカーボンの混合物；等が挙げられる。正極活物質は、上記材料の１種単独で構成されてもよいし、２種以上で構成されてもよい。
第１活物質層１２は、正極活物質とリチウムイオンの授受をする固体電解質を含む。固体電解質としては、リチウムイオン伝導性を有するものであれば特に制限は無く、一般的に全固体型リチウムイオン電池に用いられる材料を用いることができる。例えば、硫化物固体電解質材料、酸化物固体電解質材料、ハロゲン化物固体電解質、リチウム含有塩などの無機固体電解質や、ポリエチレンオキシドなどのポリマー系の固体電解質、リチウム含有塩やリチウムイオン伝導性のイオン液体を含むゲル系の固体電解質等を挙げることができる。これらのうち、リチウムイオンの高い導電特性とプレスによる構造成形性や界面接合性が良好である観点からは、硫化物固体電解質材料であるのが好ましい。
固体電解質は、上記材料の１種単独で構成されてもよいし、２種以上で構成されてもよい。正極活物質層１２Ａ、１２Ｂに含まれる固体電解質は、負極活物質層２２Ａ、２２Ｂや、固体電解質層３０に含まれる固体電解質と同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
固体電解質は、上記材料の１種単独で構成されてもよいし、２種以上で構成されてもよい。正極活物質層１２Ａ、１２Ｂに含まれる固体電解質は、負極活物質層２２Ａ、２２Ｂや、固体電解質層３０に含まれる固体電解質と同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
第１活物質層１２は、正極１０の導電性を向上させる観点から、導電助剤を含んでもよい。導電助剤としては一般的に全固体型リチウムイオン電池に使用可能な導電助剤を用いることができる。例えば、アセチレンブラック、ケチェンブラック等のカーボンブラック；カーボンファイバー；気相法炭素繊維；黒鉛粉末；カーボンナノチューブ等の炭素材料、を挙げることができる。導電助剤は、上記材料の１種単独で構成されてもよいし、２種以上で構成されてもよい。
また、第１活物質層１２は、正極活物質同士及び正極活物質と第１集電体層１１とを結着させる役割をもつバインダーを含んでもよい。
本実施形態では、正極活物質層１２Ａ，１２Ｂは、第１集電体層１１の両主面に形成されているが、これに限らず、正極活物質層１２Ａ，１２Ｂのいずれかが、第１集電体層１１の一方の主面に形成されていてもよい。また、正極１０が片面塗工電極の場合には、２枚の正極の集電体面を合わせるように積層した積層正極を両面塗工電極として用いてもよい。また、第１集電体層１１が、メッシュ状、不織布状、発泡状等の３次元的な多孔質構造である場合、第１集電体層１１は、正極活物質層１２Ａ，１２Ｂと一体的に設けられてもよい。
第１集電体層１１は、全固体電池１の幅方向の一方の端部において集合されている。
第１活物質層１２は、固体電解質層３０と接するため、固体電解質層３０に含まれる硫化物を含むことがある。
第１活物質層１２は、固体電解質層３０と接するため、固体電解質層３０に含まれる硫化物を含むことがある。
（負極）
負極２０は、第２集電体層２１と、少なくとも固体電解質を含む第２活物質層２２とが積層されてなる。本実施形態では、負極２０は、第２集電体層２１と、第２集電体層２１の両主面に形成され、負極活物質及び固体電解質を含む負極活物質層２２Ａ，２２Ｂとを有する。
負極２０は、第２集電体層２１と、少なくとも固体電解質を含む第２活物質層２２とが積層されてなる。本実施形態では、負極２０は、第２集電体層２１と、第２集電体層２１の両主面に形成され、負極活物質及び固体電解質を含む負極活物質層２２Ａ，２２Ｂとを有する。
第２集電体層２１は、少なくとも銅（Ｃｕ）を含む。第２集電体層２１は、第１集電体層１１と同様、導電率が高い銅以外の物質を含んでいてもよい。導電性が高い銅以外の物質としては、例えば、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、プラチナ（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）及びニッケル（Ｎｉ）の少なくともいずれか１つの金属元素を含む金属又は合金、あるいはカーボン（Ｃ）の非金属が挙げられる。導電性の高さに加えて、製造コストも考慮すると、銅以外の物質としては、ニッケル又はステンレスが好ましい。さらに、ステンレスは、正極活物質、負極活物質及び固体電解質と反応し難い。そのため、第２集電体層２１にステンレスを用いると、全固体電池の内部抵抗を低減することができる。
第２集電体層２１の形状としては、例えば、箔状、板状、メッシュ状、不織布状、発泡状等を挙げることができる。また、第２活物質層２２との密着性を高めるために、第２集電体層２１の表面にカーボンなどが配置されていてもよいし、表面が粗化されていてもよい。
第２活物質層２２（負極活物質層２２Ａ，２２Ｂ）は、リチウムイオンと電子を授受する負極活物質を含む。負極活物質としては、リチウムイオンを可逆に放出・吸蔵でき、電子輸送が行える材料であれば特に限定されず、全固体型リチウムイオン電池の負極に適用可能な公知の負極活物質を用いることができる。例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、樹脂炭、炭素繊維、活性炭、ハードカーボン、ソフトカーボン等の炭素質材料；スズ、スズ合金、シリコン、シリコン合金、ガリウム、ガリウム合金、インジウム、インジウム合金、アルミニウム、アルミニウム合金等を主体とした合金系材料；ポリアセン、ポリアセチレン、ポリピロール等の導電性ポリマー；金属リチウム；リチウムチタン複合酸化物（例えばＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）等が挙げられる。これらの負極活物質は、上記材料の１種単独で構成されてもよいし、２種以上で構成されてもよい。
第２活物質層２２は、負極活物質とリチウムイオンの授受をする固体電解質を含む。固体電解質としては、リチウムイオン伝導性を有するものであれば特に制限は無く、一般的に全固体型リチウムイオン電池に用いられる材料を用いることができる。例えば、硫化物固体電解質材料、酸化物固体電解質材料、ハロゲン化物固体電解質、リチウム含有塩などの無機固体電解質や、ポリエチレンオキシドなどのポリマー系の固体電解質、リチウム含有塩やリチウムイオン伝導性のイオン液体を含むゲル系の固体電解質等を挙げることができる。固体電解質は、上記材料の１種単独で構成されてもよいし、２種以上で構成されてもよい。
負極活物質層２２Ａ，２２Ｂに含まれる固体電解質は、正極活物質層１２Ａ，１２Ｂや、固体電解質層３０に含まれる固体電解質と同様のものでもよいし、異なってもよい。
負極活物質層２２Ａ，２２Ｂに含まれる固体電解質は、正極活物質層１２Ａ，１２Ｂや、固体電解質層３０に含まれる固体電解質と同様のものでもよいし、異なってもよい。
第２活物質層２２は、導電助剤及びバインダー等を含んでいてもよい。これらの材料としては、特に制限は無いが、例えば、上述した正極活物質層１２Ａ，１２Ｂに用いられる材料と同様のものを用いることができる。
本実施形態では、負極活物質層２２Ａ，２２Ｂは、第２集電体層２１の両主面に形成されているが、これに限らず、負極活物質層２２Ａ，２２Ｂのいずれかが、第２集電体層２１の一方の主面に形成されていてもよい。例えば、後述する積層体の積層方向の最下層に負極２０が形成されている場合、最下層に位置する負極２０の下方には対向する正極１０が無い。そのため、最下層に位置する負極２０において、負極活物質層２２Ａが、積層方向上側の片面のみに形成されてもよい。また、第２集電体層２１が、メッシュ状、不織布状、発泡状等の３次元的な多孔質構造である場合、第２集電体層２１は、負極活物質層２２Ａ，２２Ｂと一体的に設けられてもよい。
第２集電体層２１は、全固体電池１の幅方向の他方の端部（第１集電体層１１が集合されている側とは反対側の端部）において集合されている。
第２活物質層２２は、固体電解質層３０と接するため、固体電解質層３０に含まれる硫化物を含むことがある。
第２活物質層２２は、固体電解質層３０と接するため、固体電解質層３０に含まれる硫化物を含むことがある。
（固体電解質層）
固体電解質層３０は、第１活物質層１２と第２活物質層２２の間に配置されている。そして、積層方向に垂直な方向に関して、固体電解質層３０の面積が、正極１０における第１活物質層１２の面積よりも大きい。これにより、電極外周部でのリチウム電析を抑制することができる。
固体電解質層３０は、第１活物質層１２と第２活物質層２２の間に配置されている。そして、積層方向に垂直な方向に関して、固体電解質層３０の面積が、正極１０における第１活物質層１２の面積よりも大きい。これにより、電極外周部でのリチウム電析を抑制することができる。
上記固体電解質としては、リチウムイオン伝導性及び絶縁性を有するものであれば特に制限は無く、一般的に全固体型リチウムイオン電池に用いられる材料を用いることができる。例えば、硫化物固体電解質材料、酸化物固体電解質材料、ハロゲン化物固体電解質、リチウム含有塩などの無機固体電解質や、ポリエチレンオキシドなどのポリマー系の固体電解質、リチウム含有塩やリチウムイオン伝導性のイオン液体を含むゲル系の固体電解質等を挙げることができる。これらのうち、リチウムイオンの高い導電特性とプレスによる構造成形性や界面接合性が良好である観点からは、硫化物固体電解質材料であるのが好ましい。
固体電解質材料の形態としては、特に制限は無いが、例えば、粒子状を挙げることができる。
固体電解質材料の形態としては、特に制限は無いが、例えば、粒子状を挙げることができる。
固体電解質層３０は、機械的強度や柔軟性を付与するための粘着剤を含んでいてもよい。
固体電解質層３０は、多孔性基材と、該多孔性基材に保持された固体電解質とを有するシート状であってもよい。上記多孔性基材の形態としては、特に制限は無いが、例えば、織布、不織布、メッシュクロス、多孔性膜、エキスパンドシート、パンチングシート等が挙げられる。これらの形態のうち、固体電解質の充填量をより高められる取扱性の観点から、不織布が好ましい。
上記多孔性基材は、絶縁性材料により構成されていることが好ましい。これにより、固体電解質層３０の絶縁性を向上させることができる。絶縁性材料としては、例えば、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン－テトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ビニロン、ポリベンズイミダゾール、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイト、ポリエーテルエーテルケトン、セルロース、アクリル樹脂等の樹脂材料；麻、木材パルプ、コットンリンター等の天然繊維、ガラス等が挙げられる。
（第１タブリード）
第１タブリード４０は、第２集電体層２１に接合されている。詳細には、第１タブリード４０は、全固体電池１の幅方向の他方の端部にて集合された第２集電体層２１の端部に接合されている。第２集電体層２１と第１タブリード４０は溶接１００で接合されている。第１タブリード４０は、充放電用タブリードである。すなわち、全固体電池１は、第１タブリード４０を介して、充放電される。
第１タブリード４０は、第２集電体層２１に接合されている。詳細には、第１タブリード４０は、全固体電池１の幅方向の他方の端部にて集合された第２集電体層２１の端部に接合されている。第２集電体層２１と第１タブリード４０は溶接１００で接合されている。第１タブリード４０は、充放電用タブリードである。すなわち、全固体電池１は、第１タブリード４０を介して、充放電される。
（第２タブリード）
第２タブリード５０は、第２集電体層２１に接合されている。詳細には、第２タブリード５０は、全固体電池１の幅方向の他方の端部にて集合された第２集電体層２１に端部に接合されている。第２集電体層２１と第２タブリード５０は締結手段１１０で接合されている。第２タブリード５０は、残放電用タブリードである。すなわち、全固体電池１は、第２タブリード５０を介して、残容量が放出される。
第２タブリード５０は、第２集電体層２１に接合されている。詳細には、第２タブリード５０は、全固体電池１の幅方向の他方の端部にて集合された第２集電体層２１に端部に接合されている。第２集電体層２１と第２タブリード５０は締結手段１１０で接合されている。第２タブリード５０は、残放電用タブリードである。すなわち、全固体電池１は、第２タブリード５０を介して、残容量が放出される。
第２集電体層２１と第２タブリード５０を接合する締結手段としては、例えば、リベット等が挙げられる。
第２タブリード５０の厚さは、第２集電体層２１の厚さよりも薄くてもよい。第２タブリード５０の幅は、第２集電体層２１の幅よりも小さくてもよい。第２タブリード５０の電子伝導率は、負極２０の残放電ができれば特に限定されず、第２集電体層２１の電子伝導率よりも低くてもよい。第２タブリード５０が積層体８０から延出する方向は、第１タブリード４０と平行であってもよく、積層体８０における、第１タブリード４０が延出する面とは異なる面から延出し、第１タブリード４０と平行でなくてもよい。
第２タブリード５０の厚さは、第２集電体層２１の厚さよりも薄くてもよい。第２タブリード５０の幅は、第２集電体層２１の幅よりも小さくてもよい。第２タブリード５０の電子伝導率は、負極２０の残放電ができれば特に限定されず、第２集電体層２１の電子伝導率よりも低くてもよい。第２タブリード５０が積層体８０から延出する方向は、第１タブリード４０と平行であってもよく、積層体８０における、第１タブリード４０が延出する面とは異なる面から延出し、第１タブリード４０と平行でなくてもよい。
（絶縁カバー）
絶縁カバー６０は、第２タブリード５０を外側から覆い、取り外し可能となっている。すなわち、絶縁カバー６０は、負極２０から残容量を放出する際に、取り外される。絶縁カバー６０は、第２タブリード５０に対して熱融着されるか、または、粘着剤もしくは接着剤を介して接合されている。
絶縁カバー６０は、例えば、樹脂シートから形成される。樹脂シートを構成する樹脂としては、耐熱性、耐電解液性（例えば、耐アルコール性）等を有するものや、水分、油分、ハロゲン等の透過性の少ないものであれば特に限定されないが、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリ塩化ビニリデンなどのビニル系樹脂、エチレン－プロピレン共重合体、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等が挙げられる。
絶縁カバー６０は、第２タブリード５０を外側から覆い、取り外し可能となっている。すなわち、絶縁カバー６０は、負極２０から残容量を放出する際に、取り外される。絶縁カバー６０は、第２タブリード５０に対して熱融着されるか、または、粘着剤もしくは接着剤を介して接合されている。
絶縁カバー６０は、例えば、樹脂シートから形成される。樹脂シートを構成する樹脂としては、耐熱性、耐電解液性（例えば、耐アルコール性）等を有するものや、水分、油分、ハロゲン等の透過性の少ないものであれば特に限定されないが、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリ塩化ビニリデンなどのビニル系樹脂、エチレン－プロピレン共重合体、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等が挙げられる。
（第３タブリード）
第３タブリード７０は、第１集電体層１１に接合されている。詳細には、第３タブリード７０は、全固体電池１の幅方向の一方の端部にて集合された第１集電体層１１に端部に接合されている。第１集電体層１１と第３タブリード７０は溶接１００で接合されている。第３タブリード７０は、充放電用タブリードである。すなわち、全固体電池１は、第３タブリード７０を介して、充放電される。
第３タブリード７０は、第１集電体層１１に接合されている。詳細には、第３タブリード７０は、全固体電池１の幅方向の一方の端部にて集合された第１集電体層１１に端部に接合されている。第１集電体層１１と第３タブリード７０は溶接１００で接合されている。第３タブリード７０は、充放電用タブリードである。すなわち、全固体電池１は、第３タブリード７０を介して、充放電される。
（外装フィルム）
外装フィルム９０は、内側樹脂層と、金属層と、外側樹脂層とを有する積層フィルムである。内側樹脂層および外側樹脂層を構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル樹脂が挙げられる。金属層は、例えば、アルミニウム箔等から構成される。
外装フィルム９０は、内側樹脂層と、金属層と、外側樹脂層とを有する積層フィルムである。内側樹脂層および外側樹脂層を構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル樹脂が挙げられる。金属層は、例えば、アルミニウム箔等から構成される。
上述したように、本実施形態によれば、全固体電池１が、第２集電体層２１に接合される第２タブリード５０を備え、第２タブリード５０を覆い、取り外し可能な絶縁カバー６０を有することにより、全固体電池１内部で正極１０、負極２０および固体電解質層３０の少なくとも１つから硫化水素が発生した場合であっても、第２タブリード５０が硫化水素によって腐食することを抑制でき、第２集電体層２１が硫化水素によって腐食することを抑制できる。第２タブリード５０は、負極２０に残留した容量（残容量）を全固体電池１の外部に放出する際に使用されるため、使用時以外は、絶縁カバー６０で覆っておくことにより、腐食を抑制できる。また、第２タブリード５０は、負極２０の残容量の放出にのみ用いられるため、抵抗が高くてもよく、上述のように締結手段１１０によって第２集電体層２１に接合されていてもよい。
また、第２タブリード５０は、全固体電池の化成充放電に利用することもできる。例えば、全固体電池では、拘束状態を維持しながら、化成を含め充放電をすることが好ましい。そのため、全固体電池の形態で化成処理できることが好ましい。例えば、複数の電池セルが直列接続された全固体電池において、第２タブリード５０を用いることにより、それぞれの電池セルで個別に化成充放電が可能となり、歩留まりを向上させることができる。また、１０個の電池セルが直列接続された全固体電池をそのままの状態で化成処理する場合、３０Ｖで充放電が必要であるため、小さい電圧レンジの制御ができない。また、１０個の電池セルの総和の電圧であるので、それぞれの電池セルの電圧が違う場合と同じ場合で、同じ制御を行うため、電池の品質を保証できない。そこで、第２タブリード５０を用いることにより、それぞれの電池セルで個別に化成充放電を行うことにより、小さい電圧レンジの制御も可能となり、電池の品質を向上することができる。
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１ 全固体電池
１０ 正極
１１ 第１集電体層
１２ 第１活物質層
１２Ａ 正極活物質層
１２Ｂ 正極活物質層
２０ 負極
２１ 第２集電体層
２２ 第２活物質層
２２Ａ 負極活物質層
２２Ｂ 負極活物質層
３０ 固体電解質層
４０ 第１タブリード
５０ 第２タブリード
６０ 絶縁カバー
７０ 第３タブリード
８０ 積層体
９０ 外装フィルム
１０ 正極
１１ 第１集電体層
１２ 第１活物質層
１２Ａ 正極活物質層
１２Ｂ 正極活物質層
２０ 負極
２１ 第２集電体層
２２ 第２活物質層
２２Ａ 負極活物質層
２２Ｂ 負極活物質層
３０ 固体電解質層
４０ 第１タブリード
５０ 第２タブリード
６０ 絶縁カバー
７０ 第３タブリード
８０ 積層体
９０ 外装フィルム
Claims (3)
- 第１集電体層と第１活物質層とが積層された正極と、
少なくとも銅を含む第２集電体層と第２活物質層とが積層された負極と、
前記第１活物質層と前記第２活物質層の間に配置された固体電解質層と、
前記第２集電体層に接合される第１タブリードおよび第２タブリードと、を備え、
前記正極、前記負極および前記固体電解質層の少なくとも１つが硫化物を含み、
前記第２タブリードを覆い、取り外し可能な絶縁カバーを有する、全固体電池。 - 前記第２集電体層と前記第１タブリードは溶接で接合され、
前記第２集電体層と前記第２タブリードは締結手段で接合される、請求項１に記載の全固体電池。 - 前記第１タブリードは充放電用タブリードであり、
前記第２タブリードは残放電用タブリードである、請求項１または２に記載の全固体電池。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022057993A JP2023149424A (ja) | 2022-03-31 | 2022-03-31 | 全固体電池 |
| CN202310307800.7A CN116895845A (zh) | 2022-03-31 | 2023-03-27 | 全固态电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022057993A JP2023149424A (ja) | 2022-03-31 | 2022-03-31 | 全固体電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023149424A true JP2023149424A (ja) | 2023-10-13 |
Family
ID=88288323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022057993A Pending JP2023149424A (ja) | 2022-03-31 | 2022-03-31 | 全固体電池 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2023149424A (ja) |
| CN (1) | CN116895845A (ja) |
-
2022
- 2022-03-31 JP JP2022057993A patent/JP2023149424A/ja active Pending
-
2023
- 2023-03-27 CN CN202310307800.7A patent/CN116895845A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116895845A (zh) | 2023-10-17 |
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