JP5648747B2 - 固体電池及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、固体状の電解質を用いた固体電池及びその製造方法に関する。
リチウムイオン二次電池(以下において、「リチウム二次電池」ということがある。)は、他の二次電池よりもエネルギー密度が高く、高電圧での動作が可能という特徴を有している。そのため、小型軽量化を図りやすい二次電池として携帯電話等の情報機器に使用されており、近年、電気自動車用やハイブリッド自動車用等、大型の動力用としての需要も高まっている。
リチウムイオン二次電池には、正極層及び負極層と、これらの間に配置される電解質層とが備えられ、電解質層に備えられる電解質としては、例えば非水系の液体状や固体状の物質が用いられる。液体状の電解質(以下において、「電解液」という。)が用いられる場合には、電解液が正極層や負極層の内部へと浸透しやすい。そのため、正極層や負極層に含有されている活物質と電解液との界面が形成されやすく、性能を向上させやすい。ところが、広く用いられている電解液は可燃性であるため、安全性を確保するためのシステムを搭載する必要がある。一方、不燃性である固体状の電解質(以下において、「固体電解質」という。)を用いると、上記システムを簡素化できる。それゆえ、固体電解質を含有する層(以下において、「固体電解質層」という。)が備えられる形態のリチウムイオン二次電池(以下において、「固体電池」という。)が提案されている。
このような固体電池に関する技術として、例えば特許文献1には、リチウム二次電池の単電池を複数接続した組電池を備え、リチウム二次電池の電解質を無機固体電解質とする電池モジュールにおいて、リチウム二次電池の過放電を防止する過放電保護手段を備えない電池モジュール、及び、リチウム二次電池の過放電を防止する過放電保護手段を備える電池モジュールに関する技術が開示されている。
特許文献1に開示されている技術によれば、充電した状態で時間が経過すると、電池の出力が低下するという問題があった。
そこで本発明は、出力を向上させることが可能な固体電池及びその製造方法を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明の第1の態様は、正極層及び負極層と、正極層及び負極層の間に配置された硫化物系固体電解質を含有する固体電解質層と、を有し、正極層と負極層とが、着脱可能な導電性部材を介して接続されていることを特徴とする、固体電池である。
本発明の第1の態様は、正極層及び負極層と、正極層及び負極層の間に配置された硫化物系固体電解質を含有する固体電解質層と、を有し、正極層と負極層とが、着脱可能な導電性部材を介して接続されていることを特徴とする、固体電池である。
本発明の第2の態様は、正極層及び負極層と、正極層及び負極層の間に配置された硫化物系固体電解質を含有する固体電解質層とを有する電極体を備える固体電池を製造する方法であって、電極体を作製する工程と、正極層と負極層とを着脱可能な導電性部材を介して接続する工程と、を有することを特徴とする、固体電池の製造方法である。
本発明の第1の態様では、正極層と負極層とが着脱可能な導電性部材を介して接続されている。そのため、固体電池を充電する前に電池電圧を低減することができ、固体電池の充電時には導電性部材を取り外して充電することができる。充電前に電池電圧を低減しておくことにより、電池の抵抗を低減することが可能になり、電池の出力を向上させることが可能になる。したがって、本発明の第1の態様によれば、出力を向上させることが可能な、固体電池を提供することができる。
本発明の第2の態様は、着脱可能な導電性部材を介して正極層と負極層とを接続する工程を有している。導電性部材を介して正極層と負極層とを接続して、固体電池を充電する前に電池電圧を低減しておくことにより、電池の抵抗を低減することが可能になり、電池電圧を長時間に亘って低減することにより、電池抵抗を低減しやすくなる。ここで、固体電池は、他の電池と同様に、製造されてから実際に使用が開始される迄の間に、輸送、保管、及び、組み付け等の工程を経るため、電極体が作製されてから実際に使用が開始される迄には長時間を要する。本発明の第2の態様は、着脱可能な導電性部材を介して正極層と負極層とを接続する工程を有しているので、電池の使用が開始される迄の間の時間を利用して、電池電圧を十分に低減することが可能になる。したがって、本発明の第2の態様によれば、出力を向上させ得る固体電池を製造することが可能な、固体電池の製造方法を提供することができる。
電解液を用いていた従来の電池(以下において、単に「従来電池」という。)では、過放電状態になると電極の溶出が生じ、電池が急激に劣化する。そのため、従来電池では、過放電防止回路等を設ける必要があった。また、従来電池では、残留電力がある状態で短絡すると大電流が流れて発熱するため、短絡防止用の絶縁カバーも設ける必要があった。一方、本発明者らは、固体電池では、充電前に電池電圧を例えば1V以下に低減しておくことにより、充電後の電池抵抗を低減することが可能になり、その結果、電池の出力を向上させることが可能になることを知見した。これは、電池製造後短時間のうちに充電を開始すると、正極層において酸化反応が促進され、正極活物質と固体電解質との間に電気抵抗が高い層(以下、「高抵抗層」という。)が形成されるのに対し、電池製造後の、正極層にとっては還元状態にある時に、所定の時間に亘って保管してから充電を行うと、正極活物質と固体電解質との間に上記高抵抗層よりも電気抵抗が低い層が形成されて高抵抗層の形成が防止される結果、電池抵抗を低減することが可能になると推察している。なお、充電前に電池電圧を低減しておくことにより、大電流が流れて発熱する事態も抑制することが可能になる。そのため、充電前に電池電圧を低減することにより、過放電防止回路のみならず、短絡防止用の絶縁カバーも不要になると考えられる。
電池製造後に長時間に亘って保管することにより、自然放電によって電池電圧を低減することが可能になると考えられるが、電池の製造過程に、長時間に亘って保管する工程を別途設けると、電池の製造効率が低下しやすい。そこで、本発明者らは、電池の製造効率の低下を抑制しつつ、電池の出力を向上させ得る電池の構造及び電池の製造方法について検討した。通常、電極体の完成から電池の使用開始迄の間には、輸送、保管、及び、組み付け等の過程を経ることから、長時間を要する。そのため、充電開始前に、着脱可能な導電性部材を介して正極層と負極層とを予め接続しておき、着脱可能な導電性部材を取り外してから充電を開始する形態とすることにより、出力を向上させることが可能な固体電池及びその製造方法を提供することが可能になると考えられる。本発明者らは、これらの知見に基づいて本発明を完成させた。
以下、図面を参照しつつ、本発明について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されない。
図1及び図3は、本発明の固体電池10を説明する図であり、図2は図1のII−II断面図である。図1及び図2に示したように、固体電池10は、正極層1及び負極層3と、これらの間に配置された固体電解質層2と、正極層1に接続された正極集電体4と、負極層3に接続された負極集電体5とを有する電極体6と、電極体6を収容する外装体7と、を有している。正極集電体4には正極端子8が、負極集電体5には負極端子9が、それぞれ接続されており、正極端子8及び負極端子9は、一端が外装体7の外側に位置するように配置されている。そして、正極端子8及び負極端子9は、着脱可能な導電性部材11(以下において、「導電性フック11」ということがある。)を介して接続されている。
固体電池10は、正極端子8及び負極端子9が導電性フック11を介して接続されている。そのため、固体電池10は、例えば、導電性フック11を正極端子8及び負極端子9から外して図3に示した固体電池10xにしてから、充電を行う。
導電性フック11を介して正極端子8と負極端子9とを接続することにより、正極端子8と負極端子9とを電気的に接続することができる。そのため、製造された固体電池10を図1に示した状態で保持することにより、固体電池10の電圧を低減することができる。後述するように、充電前に電池電圧を低減することにより、電池抵抗を低減することが可能になるので、本発明によれば、出力を向上させることが可能な、固体電池10を提供することができる。
図4は、本発明の固体電池の製造方法(以下において、「本発明の製造方法」ということがある。)を説明するフロー図である。以下、図1及び図4を参照しつつ、本発明の製造方法について説明する。図4に示した本発明の製造方法は、電極体作製工程(S1)と、外装体収容工程(S2)と、正極端子接続工程(S3)と、負極端子接続工程(S4)と、短絡工程(S5)と、を有している。
電極体作製工程(以下において、「S1」ということがある。)は、正極層1及び負極層3と、これらの間に配置された固体電解質層2と、正極層1に接続された正極集電体4と、負極層3に接続された負極集電体5とを有する電極体6を作製する工程である。S1は、電極体6を作製可能であれば、その形態は特に限定されない。S1では、例えば、固体電解質を作製した後、所定の金型に固体電解質を充填してプレスすることにより固体電解質層2を作製することができる。また、S1では、例えば、正極活物質及び固体電解質と、必要に応じて導電材やバインダーとを混合して正極合剤を作製した後、金型内に配置された固体電解質層2の一方の面へ正極合剤を積層してプレスすることにより、正極層1を作製することができる。また、S1では、例えば、負極活物質及び固体電解質と、必要に応じて導電材やバインダーとを混合して負極合剤を作製した後、金型内に配置された固体電解質層2の他方の面(正極層1が形成される面の裏面)へ負極合剤を積層してプレスすることにより、負極層3を作製することができる。このようにして、固体電解質層2を正極層1と負極層3との間に配置したら、正極集電体4を正極層1に接触させ、負極集電体5を負極層3に接触させることにより、電極体6を作製することができる。S1は、例えばこのようにして電極体6を作製する工程、とすることができる。
外装体収容工程(以下において、「S2」という。)は、S1で作製した電極体6を外装体7に収容する工程である。S2は、例えば、正極集電体5及び負極集電体6の一端が外装体7の外側に配置されるように、電極体6を外装体7に収容して、外装体7内を減圧しながら外装体7を密封する工程、とすることができる。
正極端子接続工程(以下において、「S3」という。)は、正極層1と正極端子8とを接続する工程である。S3は、例えば、S2で一端が外装体7の外側に配置された正極集電体5と正極端子8とを接触させる(例えば、外装体7の外側に位置している正極集電体5の一端を正極端子8で覆う)ことにより、正極集電体5を介して正極層1と正極端子8とを接続する工程、とすることができる。
負極端子接続工程(以下において、「S4」という。)は、負極層3と負極端子9とを接続する工程である。S4は、例えば、S2で一端が外装体5の外側に配置された負極集電体6と負極端子9とを接触させる(例えば、外装体7の外側に位置している負極集電体6の一端を負極端子9で覆う)ことにより、負極集電体6を介して負極層3と負極端子9とを接続する工程、とすることができる。
短絡工程(以下において、「S5」ということがある。)は、着脱可能な導電性フック11を用いて正極端子8と負極端子9とを接続することにより、正極層1と負極層3とを電気的に接続する工程である。S1乃至S5を経ることにより、導電性フック11を介して正極層1と負極層3とが電気的に接続された固体電池10を製造することができる。S5を経ることにより、導電性フック11を介して正極層1と負極層3とが電気的に接続されるので、固体電池10の電池電圧を低減することができる。充電前に電池電圧を低減することにより、電池抵抗を低減することが可能になるので、本発明によれば、出力を向上させ得る固体電池10を製造することが可能な、固体電池の製造方法を提供することができる。
本発明において、正極層1に含有させる正極活物質としては、リチウムイオン二次電池の正極層に含有させることが可能な公知の活物質を適宜用いることができる。そのような正極活物質としては、コバルト酸リチウム(LiCoO2)やニッケル酸リチウム(LiNiO2)等の層状活物質のほか、オリビン型リン酸鉄リチウム(LiFePO4)等のオリビン型活物質や、スピネル型マンガン酸リチウム(LiMn2O4)等のスピネル型活物質等を例示することができる。また、正極層1に含有させる固体電解質としては、リチウムイオン二次電池の正極層に含有させることが可能な公知の固体電解質を適宜用いることができる。そのような固体電解質としては、Li3PS4や、Li2S及びP2S5を混合して作製したLi2S−P2S5等の硫化物系固体電解質を例示することができる。また、正極層1に含有させる固体電解質の形態は特に限定されず、結晶質の固体電解質のほか、非晶質の固体電解質やガラスセラミックスであっても良い。このほか、正極層1には、正極活物質や固体電解質を結着させるバインダーや導電性を向上させる導電材が含有されていても良い。正極層1に含有させることが可能なバインダーとしては、スチレンブタジエンゴム(SBR)等を例示することができ、正極層1に含有させることが可能な導電材としては、気相法炭素繊維(VGCF。「VGCF」は昭和電工株式会社の登録商標。以下において同じ。)やカーボンブラック等の炭素材料のほか、固体電池の使用時の環境に耐えることが可能な金属材料を例示することができる。また、正極層1の厚さは特に限定されず、公知の固体電池における正極層と同様の厚さとすることができる。
また、本発明において、固体電解質層2に含有させる固体電解質としては、固体電池に使用可能な公知の固体電解質を適宜用いることができる。そのような固体電解質としては、正極層1に含有させることが可能な上記固体電解質等を例示することができる。また、固体電解質層2の厚さは特に限定されず、公知の固体電池における固体電解質層と同様の厚さとすることができる。
また、本発明において、負極層3に含有させる負極活物質としては、リチウムイオン二次電池の負極層に含有させることが可能な公知の活物質を適宜用いることができる。そのような活物質としては、グラファイト等を例示することができる。また、負極層3に含有させる固体電解質としては、リチウムイオン二次電池の負極層に含有させることが可能な公知の固体電解質を適宜用いることができる。そのような固体電解質としては、正極層1に含有させることが可能な上記固体電解質等を例示することができる。このほか、負極層3には、負極活物質や固体電解質を結着させるバインダーや導電性を向上させる導電材が含有されていても良い。負極層3に含有させることが可能なバインダーや導電材としては、正極層1に含有させることが可能な上記バインダーや導電材等を例示することができる。また、負極層3の厚さは特に限定されず、公知の固体電池における負極層と同様の厚さとすることができる。
また、本発明において、正極集電体4及び負極集電体5は、リチウムイオン二次電池の負極集電体や正極集電体として使用可能な公知の導電性材料によって構成することができる。そのような導電性材料としては、Cu、Ni、Al、V、Au、Pt、Mg、Fe、Ti、Co、Cr、Zn、Ge、Inからなる群から選択される一又は二以上の元素を含む金属材料を例示することができる。また、正極集電体4及び負極集電体6は、例えば、金属箔や金属メッシュ等の形状にすることができる。
また、本発明において、外装体7としては、リチウムイオン二次電池の電極体を減圧密封する際に用いられるラミネートフィルム等を適宜用いることができる。そのようなラミネートフィルムの構成材料としては、ポリエチレン、ポリフッ化ビニルやポリ塩化ビニリデン等の樹脂フィルムのほか、これらの表面にアルミニウム等の金属を蒸着させた金属蒸着フィルム等を例示することができる。
また、本発明において、正極端子8及び負極端子9は、リチウムイオン二次電池の正極端子や負極端子として使用可能な公知の導電性材料によって構成することができる。正極端子8や負極端子9に用いることが可能な導電性材料としては、上記金属材料のほか、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)等に代表される炭素繊維等を例示することができる。
また、本発明において、導電性フック11は、正極層1と負極層3とを通電させた状態に維持可能であれば、その形態は特に限定されない。導電性フック11は、例えば、バネ等に代表される弾性材料を用いて、正極端子8及び負極端子9を互いに近づける方向へ力が付与されている状態で、正極端子8及び負極端子9を電気的に接続する部材、とすることができる。
本発明において、導電性フック11を介して正極層1と負極層3とが電気的に接続されている固体電池10の、充電開始前の電池電圧は特に限定されないが、固体電池10の出力を向上させやすい形態にする等の観点からは、1V以下とすることが好ましく、0.5V以下とすることがより好ましい。
また、本発明の製造方法において、S5は、導電性フック11を介して正極層1及び負極層3を電気的に接続可能であれば良く、S5が行われる時期は特に限定されない。例えば、S4の直後にS5が行われても良く、固体電池の輸送時にS5が行われても良く、固体電池の保管時にS5が行われても良く、組電池を組み付ける時にS5が行われても良い。
また、本発明に関する上記説明では、導電性フック11が用いられる形態を例示したが、本発明で用いられる、正極層と負極層とを接続する着脱可能な導電性部材は、これに限定されない。本発明では、着脱可能な導電性部材として、銅線等に代表される公知の金属線や銅箔テープ等に代表される公知の導電性テープを用い、正極端子及び負極端子に金属線や導電性テープを巻きつけることによって、正極層と負極層とを接続する形態、とすることも可能である。
固体電池を本発明の製造方法及び従来の製造方法で作製し、その性能を評価した。固体電池の製造方法及び性能評価結果を以下に示す。
<固体電解質の合成>
Li2S(日本化学工業株式会社製)及びP2S5(アルドリッチ社製)を出発原料として、0.7656gのLi2S、及び、1.2344gのP2S5を秤量した。次に、これらをメノウ乳鉢に入れて5分間に亘って混合した後、4gのヘプタンを入れ、遊星型ボールミルを用いて40時間に亘ってメカニカルミリングすることにより、硫化物系固体電解質としてのLi2S−P2S5を作製した。
Li2S(日本化学工業株式会社製)及びP2S5(アルドリッチ社製)を出発原料として、0.7656gのLi2S、及び、1.2344gのP2S5を秤量した。次に、これらをメノウ乳鉢に入れて5分間に亘って混合した後、4gのヘプタンを入れ、遊星型ボールミルを用いて40時間に亘ってメカニカルミリングすることにより、硫化物系固体電解質としてのLi2S−P2S5を作製した。
<電極材の作製>
・正極合剤(電極材)
12.03mgの正極活物質(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、日亜化学工業株式会社製)、0.51mgのVGCF(昭和電工株式会社製)、及び、上記工程で作製した固体電解質(Li2S−P2S5)を5.03mg秤量し、これらを混合することによって、正極合剤を得た。
・正極合剤(電極材)
12.03mgの正極活物質(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、日亜化学工業株式会社製)、0.51mgのVGCF(昭和電工株式会社製)、及び、上記工程で作製した固体電解質(Li2S−P2S5)を5.03mg秤量し、これらを混合することによって、正極合剤を得た。
・負極合剤(電極材)
9.06mgの負極活物質(グラファイト、三菱化学株式会社製)、及び、上記工程で作製した固体電解質(Li2S−P2S5)を8.24mg秤量し、これらを混合することによって、負極合剤を得た。
9.06mgの負極活物質(グラファイト、三菱化学株式会社製)、及び、上記工程で作製した固体電解質(Li2S−P2S5)を8.24mg秤量し、これらを混合することによって、負極合剤を得た。
<電極体の作製及び電池性能評価>
材料を充填可能な開口部の面積が1cm2である金型に、上記工程で作製した固体電解質(Li2S−P2S5)を18mg秤量して充填し、100MPaでプレスすることにより固体電解質層を作製した。その後、固体電解質層の一方の側に上記正極合剤17.57mgを入れ、100MPaでプレスすることにより正極層を作製した。その後、固体電解質層の他方の側(正極合剤を入れない側)に上記負極合剤17.3mgを入れ、400MPaでプレスすることにより負極層を作製した。その後、正極集電体(厚さ15μmのAl箔、日本製箔株式会社製)を正極層に接触させ、負極集電体(厚さ10μmのCu箔、日本製箔株式会社製)を負極層に接触させることにより、電極体を作製した。
材料を充填可能な開口部の面積が1cm2である金型に、上記工程で作製した固体電解質(Li2S−P2S5)を18mg秤量して充填し、100MPaでプレスすることにより固体電解質層を作製した。その後、固体電解質層の一方の側に上記正極合剤17.57mgを入れ、100MPaでプレスすることにより正極層を作製した。その後、固体電解質層の他方の側(正極合剤を入れない側)に上記負極合剤17.3mgを入れ、400MPaでプレスすることにより負極層を作製した。その後、正極集電体(厚さ15μmのAl箔、日本製箔株式会社製)を正極層に接触させ、負極集電体(厚さ10μmのCu箔、日本製箔株式会社製)を負極層に接触させることにより、電極体を作製した。
・実施例1
上記工程で電極体を作製した後、1.5mAで0Vまで定電流放電し、0Vになった後、0Vで10時間に亘って定電圧放電を行った。その後、開回路電圧が0.5V以下(具体的には0.3V)であることを確認し、25℃の環境下で24時間に亘って保持した。
その後、0.3mAで4.2Vまで定電流充電した後、0.3mAで2.5Vまで放電した。その後、3.6Vに充電して電圧を調整し、ソーラートロンでインピーダンス解析を行い、抵抗を求めた。結果を図5に示す。図5の縦軸は、後述する比較例2の電極体の抵抗を1とした時の抵抗である。なお、ここでは、1.5mAで定電流放電したが、定電流放電の電流値はこれに限定されない。ただし、電流値が小さいと所要時間が長くなり、電流値が大きいと過電圧が大きくなるため、0.1mAhから10mAhの間とすることが好ましい。
上記工程で電極体を作製した後、1.5mAで0Vまで定電流放電し、0Vになった後、0Vで10時間に亘って定電圧放電を行った。その後、開回路電圧が0.5V以下(具体的には0.3V)であることを確認し、25℃の環境下で24時間に亘って保持した。
その後、0.3mAで4.2Vまで定電流充電した後、0.3mAで2.5Vまで放電した。その後、3.6Vに充電して電圧を調整し、ソーラートロンでインピーダンス解析を行い、抵抗を求めた。結果を図5に示す。図5の縦軸は、後述する比較例2の電極体の抵抗を1とした時の抵抗である。なお、ここでは、1.5mAで定電流放電したが、定電流放電の電流値はこれに限定されない。ただし、電流値が小さいと所要時間が長くなり、電流値が大きいと過電圧が大きくなるため、0.1mAhから10mAhの間とすることが好ましい。
・実施例2
上記工程で作製した電極体の正極層と負極層とを、着脱可能な導電性部材(銅線)を用いて電気的に接続し、開回路電圧を0Vにして10時間に亘って保持した。その後、開回路電圧が0.3Vであることを確認して、25℃の環境下で24時間に亘って保持した。
その後、0.3mAで4.2Vまで定電流充電した後、0.3mAで2.5Vまで放電した。その後、3.6Vに充電して電圧を調整し、ソーラートロンでインピーダンス解析を行い、抵抗を求めた。結果を図5に示す。
上記工程で作製した電極体の正極層と負極層とを、着脱可能な導電性部材(銅線)を用いて電気的に接続し、開回路電圧を0Vにして10時間に亘って保持した。その後、開回路電圧が0.3Vであることを確認して、25℃の環境下で24時間に亘って保持した。
その後、0.3mAで4.2Vまで定電流充電した後、0.3mAで2.5Vまで放電した。その後、3.6Vに充電して電圧を調整し、ソーラートロンでインピーダンス解析を行い、抵抗を求めた。結果を図5に示す。
・比較例1
上記工程で作製した電極体の開回路電圧を測定し、1V以下(具体的には0.9V)であることを確認した後、25℃の環境下で24時間に亘って保持した。
その後、0.3mAで4.2Vまで定電流充電した後、0.3mAで2.5Vまで放電した。その後、3.6Vに充電して電圧を調整し、ソーラートロンでインピーダンス解析を行い、抵抗を求めた。結果を図5に示す。
上記工程で作製した電極体の開回路電圧を測定し、1V以下(具体的には0.9V)であることを確認した後、25℃の環境下で24時間に亘って保持した。
その後、0.3mAで4.2Vまで定電流充電した後、0.3mAで2.5Vまで放電した。その後、3.6Vに充電して電圧を調整し、ソーラートロンでインピーダンス解析を行い、抵抗を求めた。結果を図5に示す。
・比較例2
上記工程で電極体を作製した後4時間で、0.3mAで4.2Vまで定電流充電した後、0.3mAで2.5Vまで放電した。その後、3.6Vに充電して電圧を調整し、ソーラートロンでインピーダンス解析を行い、抵抗を求めた。結果を図5に示す。
上記工程で電極体を作製した後4時間で、0.3mAで4.2Vまで定電流充電した後、0.3mAで2.5Vまで放電した。その後、3.6Vに充電して電圧を調整し、ソーラートロンでインピーダンス解析を行い、抵抗を求めた。結果を図5に示す。
<結果>
図5に示したように、正極層と負極層との間を導電性部材を介して接続した実施例1及び実施例2の電極体は、比較例1及び比較例2の電極体よりも抵抗が小さかった。また、0Vまで定電流放電を実施した実施例1の電極体や、着脱可能な導電性部材を用いて正極層と負極層とを電気的に接続した実施例2の電極体は、定電流放電や着脱可能な導電性部材を用いなかった比較例1の電極体よりも抵抗が小さかった。さらに、着脱可能な導電性部材を用いて正極層と負極層とを通電させた実施例2の電極体の抵抗が最も小さかった。以上より、充電開始前に正極層と負極層とを電気的に接続することにより、電池抵抗を低減して固体電池の出力を向上させることが可能であった。
図5に示したように、正極層と負極層との間を導電性部材を介して接続した実施例1及び実施例2の電極体は、比較例1及び比較例2の電極体よりも抵抗が小さかった。また、0Vまで定電流放電を実施した実施例1の電極体や、着脱可能な導電性部材を用いて正極層と負極層とを電気的に接続した実施例2の電極体は、定電流放電や着脱可能な導電性部材を用いなかった比較例1の電極体よりも抵抗が小さかった。さらに、着脱可能な導電性部材を用いて正極層と負極層とを通電させた実施例2の電極体の抵抗が最も小さかった。以上より、充電開始前に正極層と負極層とを電気的に接続することにより、電池抵抗を低減して固体電池の出力を向上させることが可能であった。
以上、現時点において実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う固体電池及びその製造方法も本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
1…正極層
2…固体電解質層
3…負極層
4…正極集電体
5…負極集電体
6…電極体
7…外装体
8…正極端子
9…負極端子
10、10x…固体電池
11…導電性フック(導電性部材)
2…固体電解質層
3…負極層
4…正極集電体
5…負極集電体
6…電極体
7…外装体
8…正極端子
9…負極端子
10、10x…固体電池
11…導電性フック(導電性部材)
Claims (3)
- 正極層及び負極層と、前記正極層及び前記負極層の間に配置された硫化物系固体電解質を含有する固体電解質層と、を有する電極体、を有し、
前記正極層と前記負極層とが、着脱可能な導電性部材を介して接続され、電圧が低減されていることを特徴とする、固体電池。 - 正極層及び負極層と、前記正極層及び前記負極層の間に配置された硫化物系固体電解質を含有する固体電解質層と、を有する電極体、を備える固体電池を製造する方法であって、
前記電極体を作製する工程と、
前記正極層と前記負極層とを、着脱可能な導電性部材を介して接続し、電圧を低減する工程と、
を有することを特徴とする、固体電池の製造方法。 - 正極層及び負極層と、前記正極層及び前記負極層の間に配置された硫化物系固体電解質を含有する固体電解質層と、を有する電極体、を備える固体電池の出力を向上させる方法であって、
前記固体電池の前記正極層と前記負極層とを、着脱可能な導電性部材を介して接続し、電池電圧を低減しておくことを特徴とする、固体電池の出力向上方法。
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