JP5929748B2 - Manufacturing method of all solid state battery - Google Patents

Manufacturing method of all solid state battery Download PDF

Info

Publication number
JP5929748B2
JP5929748B2 JP2012286216A JP2012286216A JP5929748B2 JP 5929748 B2 JP5929748 B2 JP 5929748B2 JP 2012286216 A JP2012286216 A JP 2012286216A JP 2012286216 A JP2012286216 A JP 2012286216A JP 5929748 B2 JP5929748 B2 JP 5929748B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode layer
layer
positive electrode
negative electrode
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.)
Active
Application number
JP2012286216A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014127463A (en
Inventor
誠之 北浦
誠之 北浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2012286216A priority Critical patent/JP5929748B2/en
Publication of JP2014127463A publication Critical patent/JP2014127463A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5929748B2 publication Critical patent/JP5929748B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

本発明は、全固体電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an all-solid battery.

近年、二次電池は、パソコン、ビデオカメラ、及び携帯電話等の電源として、あるいは自動車や電力貯蔵用の電源として、なくてはならない重要な構成要素となってきている。   In recent years, a secondary battery has become an indispensable component as a power source for personal computers, video cameras, mobile phones, and the like, or as a power source for automobiles and power storage.

二次電池の中でも特にリチウムイオン二次電池は、他の二次電池よりも容量密度が高く、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情報関連機器や通信機器に使用されており、近年、低公害車としての電気自動車やハイブリッド自動車用の高出力且つ高容量のリチウムイオン二次電池の開発が進められている。   Among secondary batteries, a lithium ion secondary battery has a feature that it has a higher capacity density than other secondary batteries and can operate at a high voltage. Therefore, it is used in information-related equipment and communication equipment as secondary batteries that are easy to reduce in size and weight. In recent years, high-output and high-capacity lithium-ion secondary batteries for electric vehicles and hybrid vehicles as low-pollution vehicles have been used. Development is underway.

リチウムイオン二次電池またはリチウム二次電池には、正極層及び負極層と、これらの間に配置されるリチウム塩を含む電解質とが備えられ、電解質は、非水系の液体又は固体によって構成される。電解質に非水系の液体電解質が用いられる場合には、電解液が正極層の内部へと浸透するため、正極層を構成する正極活物質と電解質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、短絡時の温度上昇を抑える安全装置の取り付けや短絡防止等の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。これに対し、液体電解質を固体電解質に変えて、電池を全固体化した全固体電池は、電池内に可燃性の有機溶媒を用いないので、安全装置の簡素化が図れ、製造コストや生産性に優れると考えられており、開発が進められている。   A lithium ion secondary battery or a lithium secondary battery includes a positive electrode layer and a negative electrode layer, and an electrolyte containing a lithium salt disposed between the positive electrode layer and the negative electrode layer, and the electrolyte is constituted by a non-aqueous liquid or solid. . When a non-aqueous liquid electrolyte is used for the electrolyte, the electrolyte solution penetrates into the positive electrode layer, so that an interface between the positive electrode active material constituting the positive electrode layer and the electrolyte is easily formed, and performance is easily improved. . However, since widely used electrolytes are flammable, it is necessary to install a system for ensuring safety such as attachment of a safety device that suppresses temperature rise at the time of short circuit and prevention of short circuit. In contrast, an all-solid battery in which the liquid electrolyte is changed to a solid electrolyte to make the battery all solid does not use a flammable organic solvent in the battery, so the safety device can be simplified, and manufacturing costs and productivity can be reduced. It is considered excellent and is being developed.

固体電解質層が正極層と負極層との間に配設される全固体電池では、イオン伝導抵抗を低減すること等を目的として、正極層、固体電解質層、及び負極層を合わせ、それらを比較的高い圧力でプレスすることがある。   In an all-solid-state battery in which the solid electrolyte layer is disposed between the positive electrode layer and the negative electrode layer, the positive electrode layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode layer are combined for the purpose of reducing ion conduction resistance and the like are compared. May press at high pressure.

このような全固体電池に関する技術として、正極層と負極層との短絡を防止するために、正極活物質及び固体電解質からなる正極層に、または正極活物質からなる正極層に固体電解質層を積層した後、加圧成形して正極部材を得る工程と、負極活物質及び固体電解質からなる負極層に、または負極活物質からなる負極層に固体電解質層を積層した後、加圧成形して負極部材を得る工程と、上記各工程で得られた正極部材と負極部材とを、それぞれの固体電解質同士を合わせて加圧成形する工程とを具備する全固体電池の製造方法が開示されている(特許文献1)。   In order to prevent a short circuit between the positive electrode layer and the negative electrode layer as a technique related to such an all solid state battery, a solid electrolyte layer is laminated on a positive electrode layer made of a positive electrode active material and a solid electrolyte, or on a positive electrode layer made of a positive electrode active material. Then, a step of obtaining a positive electrode member by pressure forming, a negative electrode layer made of a negative electrode active material and a solid electrolyte, or a solid electrolyte layer laminated on a negative electrode layer made of a negative electrode active material, followed by pressure forming and forming a negative electrode A method for producing an all-solid-state battery comprising a step of obtaining a member and a step of press-molding the positive electrode member and the negative electrode member obtained in each of the above steps together with the respective solid electrolytes is disclosed ( Patent Document 1).

特開2012−69248号公報JP 2012-69248 A

特許文献1によれば、固体電解質を貫く正極層と負極層との短絡を防止することは可能であるが、正極層、固体電解質層、及び負極層を積層してプレスするときに、電極層の外周部が崩れることがあった。電極層の外周部が崩れると、崩れた部分の電極層を十分に使用することができず、電極層の利用率が低下して、電池の容量低下を招くおそれがある。特に正極層と負極層のうち面積が小さい電極層の端部には、プレス時に応力が集中しやすく、外周部の崩れが大きくなりやすい。また、電極層をあらかじめプレスして緻密化することにより正極層、固体電解質層、及び負極層のプレス時の電極層の外周部の崩れを防止しようとすると、プレス時に固体電解質層を電極層が突き破り正極層と負極層との間で短絡が生じるおそれもあった。   According to Patent Document 1, it is possible to prevent a short circuit between the positive electrode layer and the negative electrode layer penetrating the solid electrolyte, but when the positive electrode layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode layer are stacked and pressed, the electrode layer In some cases, the outer periphery of the crumbled. If the outer peripheral portion of the electrode layer collapses, the broken electrode layer cannot be used sufficiently, and the utilization rate of the electrode layer may decrease, leading to a decrease in battery capacity. In particular, stress tends to concentrate at the end of the electrode layer having a small area among the positive electrode layer and the negative electrode layer, and the outer peripheral portion tends to collapse greatly. In addition, if the electrode layer is pressed and densified in advance to prevent collapse of the outer periphery of the electrode layer during pressing of the positive electrode layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode layer, There is also a possibility that a short circuit occurs between the breakthrough positive electrode layer and the negative electrode layer.

したがって、正極層と負極層との短絡を防止しつつ、従来よりも、電極層の利用率を高くすることができる全固体電池の製造方法が望まれている。   Therefore, there is a demand for a method for manufacturing an all-solid-state battery that can increase the utilization factor of the electrode layer as compared with the conventional one while preventing a short circuit between the positive electrode layer and the negative electrode layer.

本発明は、正極層、固体電解質層、及び負極層を含む電極体を含む全固体電池の製造方法であって、
(A)面積が互いに異なる正極層及び負極層を提供する工程であって、正極層及び負極層のうち面積がより小さい電極層は、外周部が中央部よりも厚い形状を有する、工程;
(B)正極層及び負極層のうち、面積がより小さい電極層よりも大きな面積を有する固体電解質層を提供する工程;
(C)正極層及び負極層のうち、面積がより大きい電極層に、固体電解質層を積層して、固体電解質層と面積がより大きい電極層との積層体Cを形成する積層工程;
(D)積層体Cをプレスして、面積がより大きい電極層に固体電解質層が圧着された積層体Dを形成するプレス工程;
(E)積層体Dと面積がより小さい電極層とを積層する工程であって、固体電解質層と面積がより小さい電極層とが隣接するように積層して、正極層、固体電解質層、及び負極層を含む積層体Eを形成する積層工程;並びに
(F)積層体Eをプレスして電極体を形成するプレス工程、
を含む、全固体電池の製造方法である。
The present invention is a method for producing an all-solid battery including an electrode body including a positive electrode layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode layer,
(A) A step of providing a positive electrode layer and a negative electrode layer having different areas, wherein the electrode layer having a smaller area of the positive electrode layer and the negative electrode layer has a shape in which the outer peripheral portion is thicker than the central portion;
(B) A step of providing a solid electrolyte layer having a larger area than an electrode layer having a smaller area among the positive electrode layer and the negative electrode layer;
(C) A lamination step of laminating a solid electrolyte layer on an electrode layer having a larger area among the positive electrode layer and the negative electrode layer to form a laminate C of the solid electrolyte layer and an electrode layer having a larger area;
(D) Pressing the laminate C to form a laminate D in which a solid electrolyte layer is pressure-bonded to an electrode layer having a larger area;
(E) A step of laminating the laminate D and an electrode layer having a smaller area, wherein the solid electrolyte layer and the electrode layer having a smaller area are adjacent to each other, and a positive electrode layer, a solid electrolyte layer, and A laminating step of forming a laminate E including a negative electrode layer; and (F) a pressing step of pressing the laminate E to form an electrode body;
Is a method for producing an all-solid battery.

本発明によれば、正極層と負極層との短絡を防止しつつ、従来よりも、電極層の利用率を高めた全固体電池を得ることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the all-solid-state battery which raised the utilization factor of the electrode layer rather than before can be obtained, preventing the short circuit of a positive electrode layer and a negative electrode layer.

図1は、一般的な全固体電池の製造方法を表した断面模式図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a general method for manufacturing an all-solid battery. 図2は、プレスにより外側に押し出された正極層部分を表した断面模式図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the positive electrode layer portion pushed outward by the press. 図3は、本発明に係る方法に含まれる正極層及び負極層の提供工程(A)の一例を表す断面模式図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the providing step (A) of the positive electrode layer and the negative electrode layer included in the method according to the present invention. 図4は、本願における面積が異なる正極層及び負極層の形状を説明するための上面模式図である。FIG. 4 is a schematic top view for explaining the shapes of the positive electrode layer and the negative electrode layer having different areas in the present application. 図5は、面積がより小さい電極層の一例を表す断面模式図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of an electrode layer having a smaller area. 図6は、面積がより小さい電極層の一例を表す断面模式図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of an electrode layer having a smaller area. 図7は、面積がより小さい電極層の一例を表す断面模式図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of an electrode layer having a smaller area. 図8は、本発明に係る方法に含まれる固体電解質層の提供工程(B)の一例を表す断面模式図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an example of a solid electrolyte layer providing step (B) included in the method according to the present invention. 図9は、本発明に係る方法に含まれる積層工程(C)の一例を表す断面模式図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing an example of a lamination step (C) included in the method according to the present invention. 図10は、本発明に係る方法に含まれるプレス工程(D)の一例を表す断面模式図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing an example of the pressing step (D) included in the method according to the present invention. 図11は、プレス工程(D)で得られた積層体Dの一例を表す断面模式図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a laminate D obtained in the pressing step (D). 図12は、本発明に係る方法に含まれる積層工程(E)の一例を表す断面模式図である。FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing an example of a stacking step (E) included in the method according to the present invention. 図13は、本発明に係る方法に含まれるプレス工程(F)の一例を表す断面模式図である。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing an example of the pressing step (F) included in the method according to the present invention. 図14は、プレス工程(F)で得られた電極体の一例を表す断面模式図である。FIG. 14 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of an electrode body obtained in the pressing step (F). 図15は、本発明に係る全固体電池の構成の一例を表す断面模式図である。FIG. 15 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of the all solid state battery according to the present invention. 図16は、中央部が外周部よりも盛り上がった形状を有する集電体上に正極(電極)合材を塗工する方法を表した断面模式図である。FIG. 16 is a schematic cross-sectional view illustrating a method of applying a positive electrode (electrode) composite material on a current collector having a shape in which the central portion is raised from the outer peripheral portion. 図17は、(正極)集電体を含み且つ外周部が中央部よりも厚い形状を有する正極(電極)層の断面模式図である。FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of a positive electrode (electrode) layer including a (positive electrode) current collector and having an outer peripheral portion thicker than the central portion. 図18は、(負極)集電体を含む負極(電極)層の断面模式図である。FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of a negative electrode (electrode) layer including a (negative electrode) current collector. 図19は、正極集電体を含む正極層、及び負極集電体を含み正極層よりも面積が大きい負極層を用いて形成した、負極集電体5、負極層3、固体電解質層2、正極層1、及び正極集電体4を含む全固体電池の断面模式図である。FIG. 19 shows a negative electrode current collector 5, a negative electrode layer 3, a solid electrolyte layer 2 formed using a positive electrode layer including a positive electrode current collector and a negative electrode layer including a negative electrode current collector and having a larger area than the positive electrode layer. 2 is a schematic cross-sectional view of an all-solid battery including a positive electrode layer 1 and a positive electrode current collector 4. FIG. 図20は、PETフィルム付きの外周部が中央部よりも厚い形状を有する電極層の断面模式図である。FIG. 20 is a schematic cross-sectional view of an electrode layer having a shape in which the outer peripheral portion with the PET film is thicker than the central portion.

図1に、一般的な全固体電池の製造方法を示す。負極集電体5、負極層3、固体電解質層2、正極層1、正極集電体4を積層し、これらをラミネート等の電池ケース6に入れて冷間静水等方圧プレス(CIP)等のプレス方法を用いて、プレス成形することが行われている。白抜き矢印は圧力が等方的に加わることを表している。以下の図面において正極集電体4及び負極集電体5を図示しないものがあるが、特に明示されていない場合は、正極集電体4及び負極集電体5は含まれていても含まれていなくてもよい。   FIG. 1 shows a general method for manufacturing an all-solid battery. A negative electrode current collector 5, a negative electrode layer 3, a solid electrolyte layer 2, a positive electrode layer 1, and a positive electrode current collector 4 are laminated, and these are put in a battery case 6 such as a laminate and cold isostatic press (CIP) or the like. The press molding is performed using the press method. A white arrow indicates that pressure is applied isotropically. In the following drawings, the positive electrode current collector 4 and the negative electrode current collector 5 are not shown, but unless otherwise specified, the positive electrode current collector 4 and the negative electrode current collector 5 are included even if included. It does not have to be.

上記のように、正極層と、負極層及び固体電解質層とを重ねてプレスするとき、負極層及び固体電解質層を前もってプレスして緻密度を上げることで、正極層が、固体電解質層に食い込むことによる正極層及び負極層の短絡を防止することが行われている。しかしながら、緻密度を高めた負極層及び固体電解質層と緻密度の低い正極層とを積層してプレスすると、図2に示すように正極層1の外周部が外側に押し出されるようにして崩れてしまう。   As described above, when the positive electrode layer, the negative electrode layer, and the solid electrolyte layer are overlaid and pressed, the positive electrode layer bites into the solid electrolyte layer by pressing the negative electrode layer and the solid electrolyte layer in advance to increase the density. Preventing a short circuit between the positive electrode layer and the negative electrode layer due to this has been performed. However, when a negative electrode layer and a solid electrolyte layer with high density are stacked and pressed with a positive electrode layer with low density, the outer periphery of the positive electrode layer 1 collapses as shown in FIG. End up.

図2は、プレス工程で、正極集電体4及び負極集電体5とともに正極層1、固体電解質層2、及び負極層3をプレスした場合の外側に押し出された正極層部分24を模式的に表した断面図である(電池ケースは図示せず)。   FIG. 2 schematically shows a positive electrode layer portion 24 extruded to the outside when the positive electrode layer 1, the solid electrolyte layer 2, and the negative electrode layer 3 are pressed together with the positive electrode current collector 4 and the negative electrode current collector 5 in the pressing step. (Battery case is not shown).

この外側に押し出された正極層部分24は緻密度が低く、また、図2に示すように拘束治具9を用いて全固体電池100を拘束して用いるときに拘束フリーとなり、Liイオンの伝導パスが形成しにくく、電極層として十分に機能することができず、電極層の利用率が低下して、全固体電池の容量低下を招いてしまう。   The positive electrode layer portion 24 extruded to the outside has a low density, and becomes restraint-free when the all-solid battery 100 is restrained using the restraining jig 9 as shown in FIG. A path is difficult to form and cannot function sufficiently as an electrode layer, and the utilization factor of the electrode layer is lowered, leading to a reduction in capacity of the all-solid-state battery.

図1及び2では、集電体とともに正極層、固体電解質層、及び負極層を合わせてプレスした場合を示したが、正極層、固体電解質層、及び負極層のプレス成形体を形成した後に、集電体を積層してプレスする場合も、外側に押し出された正極層部分24と集電体との接触面積が減ってしまい、あるいは集電体を外側に押し出された正極層部分24と接するように形成した場合でも、拘束フリー部を減らすことはできない。   In FIGS. 1 and 2, the positive electrode layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode layer are pressed together with the current collector and then pressed. After forming the positive electrode layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode layer press-molded body, When the current collector is stacked and pressed, the contact area between the positive electrode layer portion 24 pushed out to the outside and the current collector is reduced, or the current collector is brought into contact with the positive electrode layer portion 24 pushed out to the outside. Even when formed in this way, the restraint-free portion cannot be reduced.

また、上記の方法において、プレス方法を、冷間静水等方圧プレス(CIP)に代えて一軸の剛体プレスにしたとしても、正極層の外周部が外側に押し出されるようにして崩れてしまうことは避けられない。   Further, in the above method, even if the pressing method is a uniaxial rigid press instead of the cold isostatic press (CIP), the outer peripheral portion of the positive electrode layer may collapse so as to be pushed outward. Is inevitable.

本発明者は、このような事情に鑑みて、外周部を中央部よりも厚めに形成した正極層を用いた全固体電池の製造方法を見出した。   In view of such circumstances, the present inventor has found a method for producing an all-solid-state battery using a positive electrode layer in which an outer peripheral part is formed thicker than a central part.

本発明は、正極層または負極層のいずれかと固体電解質層との積層体をプレスして、正極層または負極層を固体電解質層に圧着し、次いで、正極層または負極層を圧着した固体電解質層に、外周部が中央部よりも厚い形状を有する負極層または正極層を圧着することを含む方法を対象とし、上記のような従来の課題を解決することができる。   The present invention presses a laminate of either a positive electrode layer or a negative electrode layer and a solid electrolyte layer, presses the positive electrode layer or the negative electrode layer to the solid electrolyte layer, and then presses the positive electrode layer or the negative electrode layer. In addition, the above-described conventional problems can be solved by using a method including pressure bonding a negative electrode layer or a positive electrode layer having an outer peripheral portion thicker than the central portion.

本発明によれば、プレスによって電極層が外側に押し出される分を考慮して、外周部が中央部よりも厚い電極層を形成し、この外周部が中央部よりも厚い電極層と、固体電解質層及びもう一方の電極層とをプレスすることで、電極層における実質的に均一な緻密度及び厚みを有する面積率を高くすることができる。これにより、正極層と負極層との短絡を防止しつつ、従来よりも電極層の利用率を高めた全固体電池を形成することができる。電極層の利用率を高めることによって、従来よりも容量及び出力を高めた全固体電池を得ることができる。   According to the present invention, an electrode layer whose outer peripheral portion is thicker than the central portion is formed in consideration of the amount that the electrode layer is pushed outward by pressing, and the electrode layer is thicker than the central portion. By pressing the layer and the other electrode layer, the area ratio of the electrode layer having a substantially uniform density and thickness can be increased. Thereby, it is possible to form an all-solid-state battery in which the utilization rate of the electrode layer is higher than that of the conventional one while preventing a short circuit between the positive electrode layer and the negative electrode layer. By increasing the utilization rate of the electrode layer, it is possible to obtain an all-solid-state battery having a capacity and an output that are higher than those of conventional ones.

以下、本発明に係る方法を、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a method according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図3に、本発明に係る方法に含まれる提供工程(A)の一例を表す断面模式図を示す。本発明に係る方法は、図3に示すように、互いに面積が異なる正極層1及び負極層3を提供する工程(A)を含み、正極層及び負極層のうち面積がより小さい正極層は、外周部が中央部よりも厚い形状を有する。面積がより大きい負極層は、図3のように平坦な表面を有することが好ましい。なお、各図面に図示しないが、正極層1、固体電解質層2、及び負極層3は、基材を有してもよい。   In FIG. 3, the cross-sectional schematic diagram showing an example of the provision process (A) included in the method which concerns on this invention is shown. As shown in FIG. 3, the method according to the present invention includes a step (A) of providing a positive electrode layer 1 and a negative electrode layer 3 having different areas, and the positive electrode layer having a smaller area among the positive electrode layer and the negative electrode layer, The outer peripheral portion has a thicker shape than the central portion. The negative electrode layer having a larger area preferably has a flat surface as shown in FIG. Although not shown in each drawing, the positive electrode layer 1, the solid electrolyte layer 2, and the negative electrode layer 3 may have a base material.

図3は、正極層1の面積が負極層3に面積よりも小さい場合を例示したものであり、正極層1の面積が負極層3の面積より大きくてもよく、この場合、面積がより小さい負極層3は、外周部が中央部よりも厚い形状を有し、面積がより大きい正極層は、平坦な表面を有することが好ましい。   FIG. 3 illustrates the case where the area of the positive electrode layer 1 is smaller than the area of the negative electrode layer 3, and the area of the positive electrode layer 1 may be larger than the area of the negative electrode layer 3, and in this case, the area is smaller. The negative electrode layer 3 preferably has a shape in which the outer peripheral portion is thicker than the central portion, and the positive electrode layer having a larger area has a flat surface.

本願において、「面積がより小さい」とは、説明のために図示した図4に示すように、例えば円盤状の正極層及び負極層を接するように配置して上面からみたとき、一方の層の面積が他方の層の面積よりも小さく、一方の層の外周が全て他方の層の面内に入る大きさをいう。「面積がより大きい」とは、一方の層の面積が他方の層の面積よりも大きく、一方の層の面内に他方の層の外周が全て入る大きさをいう。「面積が同じ」とは、両方の層が実質的に同じ面積且つ同じ形状を有することをいう。   In the present application, “the area is smaller” means, for example, as shown in FIG. 4, when the disc-shaped positive electrode layer and the negative electrode layer are arranged so as to contact each other and viewed from the upper surface, The area is smaller than the area of the other layer, and the size is such that the entire outer periphery of one layer falls within the plane of the other layer. “The area is larger” means a size in which the area of one layer is larger than the area of the other layer and the outer periphery of the other layer is entirely within the plane of the one layer. “The same area” means that both layers have substantially the same area and the same shape.

正極層1及び負極層3は、図4に表すように上面からみた場合の投影形状が好ましくは相似形状であり、より好ましくはそれぞれが円盤形状または四角形状である。   As shown in FIG. 4, the positive electrode layer 1 and the negative electrode layer 3 are preferably similar in projected shape when viewed from above, and more preferably each has a disk shape or a quadrangular shape.

正極層と負極層の面積の差は、正極層1、固体電解質層2、及び負極層3を積層してプレスしたときに、正極層1と負極層3との間の短絡が生じないような差であればよく、例えば、正極層1または負極層3の面積が、固体電解質層2の面積の75〜99.9%、または90〜99.9%である。   The difference in area between the positive electrode layer and the negative electrode layer is such that no short circuit occurs between the positive electrode layer 1 and the negative electrode layer 3 when the positive electrode layer 1, the solid electrolyte layer 2, and the negative electrode layer 3 are stacked and pressed. For example, the area of the positive electrode layer 1 or the negative electrode layer 3 is 75 to 99.9% or 90 to 99.9% of the area of the solid electrolyte layer 2.

面積がより小さい電極層は、外周部が中央部よりも厚い形状を有すれば、図3に記載した外周部にかけて厚みが増す形状に限られず、例えば、図5に示すような外周部に矩形の突出部を有する形状、図6に示すような外周部にかけて厚みが増し且つ外周部に矩形の突出部を有する形状、または図7に示すように外周部に実質的に突出部を有していれば丸い角を有した形状でもよい。   The electrode layer having a smaller area is not limited to the shape whose thickness increases toward the outer peripheral portion shown in FIG. 3 as long as the outer peripheral portion has a thicker shape than the central portion. For example, the electrode layer has a rectangular shape on the outer peripheral portion as shown in FIG. A shape having a protruding portion, a thickness increasing toward the outer peripheral portion as shown in FIG. 6, and a shape having a rectangular protruding portion on the outer peripheral portion, or a substantially protruding portion on the outer peripheral portion as shown in FIG. If it is, a shape having rounded corners may be used.

面積がより小さい電極層は、好ましくは、外周部が中央部よりも厚く、且つ中央部と外周部との境界の角度が、図3または6に示すような90°よりも大きい形状である。面積がより小さい電極層がこのような形状を有することにより、プレス後に実質的に均一な密度を有する電極層をより得やすくなる。   The electrode layer having a smaller area preferably has a shape in which the outer peripheral part is thicker than the central part and the angle of the boundary between the central part and the outer peripheral part is larger than 90 ° as shown in FIG. When the electrode layer having a smaller area has such a shape, it becomes easier to obtain an electrode layer having a substantially uniform density after pressing.

また、面積がより小さい電極層は、自立していても自立していなくてもよいが、好ましくは自立膜である。面積が自立膜である場合、基材はあってもなくてもよく、その他の目的に応じて基材の有無を選択することができる。面積がより小さい電極層が自立膜ではない場合、少なくとも積層するまでか圧着するまで基材とともに面積がより小さい電極層を取り扱うことができる。   The electrode layer having a smaller area may be self-supporting or non-supporting, but is preferably a self-supporting film. When the area is a self-supporting film, the substrate may or may not be present, and the presence or absence of the substrate can be selected according to other purposes. In the case where the electrode layer having a smaller area is not a self-supporting film, the electrode layer having a smaller area can be handled together with the substrate until at least the layers are laminated or pressed.

図8に、本発明に係る方法に含まれる提供工程(B)の一例を表す模式図を示す。本発明に係る方法は、図8に示すように、正極層1及び負極層3のうち、面積がより小さい電極層よりも大きな面積を有する固体電解質層2を提供する工程(B)を含む。固体電解質層2がこのような面積を有する場合、電極体における正極層1及び負極層3の間の短絡を防止することができる。   In FIG. 8, the schematic diagram showing an example of the provision process (B) included in the method which concerns on this invention is shown. As shown in FIG. 8, the method according to the present invention includes a step (B) of providing a solid electrolyte layer 2 having a larger area than an electrode layer having a smaller area among the positive electrode layer 1 and the negative electrode layer 3. When the solid electrolyte layer 2 has such an area, a short circuit between the positive electrode layer 1 and the negative electrode layer 3 in the electrode body can be prevented.

図8は、固体電解質層2の面積は、正極層1及び負極層3のうち、面積がより小さい正極層1よりも大きな面積を有し、負極層3と同じ面積を有する場合を例示したものである。正極層1の面積が負極層3の面積より大きい場合は、固体電解質層2の面積は、負極層3よりも大きな面積を有する。   FIG. 8 illustrates the case where the area of the solid electrolyte layer 2 has a larger area than that of the positive electrode layer 1, which is smaller than the positive electrode layer 1 and the negative electrode layer 3, and the same area as the negative electrode layer 3. It is. When the area of the positive electrode layer 1 is larger than the area of the negative electrode layer 3, the area of the solid electrolyte layer 2 has a larger area than that of the negative electrode layer 3.

固体電解質層2は、好ましくは、面積がより大きい電極層の面積と同じかそれ以上の大きさの面積を有し、より好ましくは、面積がより大きい電極層の面積と実質的に同じ面積を有する。固体電解質層2がこのような面積を有する場合、面積がより大きい電極層の外周部の全てが固体電解質層2に接した状態でプレスされるため、電極体における正極層1及び負極層3の間の短絡をより防止しやすくなる。   The solid electrolyte layer 2 preferably has an area that is equal to or larger than the area of the electrode layer having a larger area, more preferably substantially the same area as that of the electrode layer having a larger area. Have. When the solid electrolyte layer 2 has such an area, all of the outer peripheral portions of the electrode layer having a larger area are pressed in contact with the solid electrolyte layer 2, so that the positive electrode layer 1 and the negative electrode layer 3 in the electrode body are pressed. It becomes easier to prevent a short circuit between them.

図9に、本発明に係る方法に含まれる積層工程(C)の一例を表す模式図を示す。本発明に係る方法は、図9に示すように、正極層1及び負極層3のうち、面積がより大きい電極層に、固体電解質層2を積層して、固体電解質層2と面積がより大きい電極層との積層体Cを形成する積層工程(C)を含む。   In FIG. 9, the schematic diagram showing an example of the lamination process (C) included in the method which concerns on this invention is shown. As shown in FIG. 9, the method according to the present invention has a larger area than the solid electrolyte layer 2 by laminating the solid electrolyte layer 2 on the electrode layer having a larger area among the positive electrode layer 1 and the negative electrode layer 3. A lamination step (C) for forming a laminate C with the electrode layer is included.

図9は、固体電解質層2を、正極層1及び負極層3のうち、面積がより大きい負極層3上に積層する場合を例示したものである。正極層1の面積が負極層3の面積より大きい場合は、固体電解質層2と面積がより大きい正極層とを積層する。   FIG. 9 illustrates the case where the solid electrolyte layer 2 is laminated on the negative electrode layer 3 having a larger area among the positive electrode layer 1 and the negative electrode layer 3. When the area of the positive electrode layer 1 is larger than the area of the negative electrode layer 3, the solid electrolyte layer 2 and the positive electrode layer having a larger area are laminated.

図10に、本発明に係る方法に含まれるプレス工程(D)の一例を表す模式図を示す。本発明に係る方法は、積層体Cをプレスする工程であって、図10に示すように、例えば下金型7及び上金型8を用いて、積層体Cをプレスして、図11に示すような面積がより大きい電極層に固体電解質層が圧着された積層体Dを形成するプレス工程(D)を含む。   In FIG. 10, the schematic diagram showing an example of the press process (D) included in the method which concerns on this invention is shown. The method according to the present invention is a step of pressing the laminate C. As shown in FIG. 10, the laminate C is pressed using, for example, the lower mold 7 and the upper mold 8, and the process shown in FIG. A pressing step (D) for forming a laminate D in which a solid electrolyte layer is pressure-bonded to an electrode layer having a larger area as shown.

プレス工程(D)におけるプレス圧力は、面積がより大きい電極層に固体電解質層を圧着することができる圧力で行うことができ、例えば90〜780MPaまたは290〜780MPaで行うことができる。   The pressing pressure in the pressing step (D) can be performed at a pressure at which the solid electrolyte layer can be pressure bonded to the electrode layer having a larger area, for example, 90 to 780 MPa or 290 to 780 MPa.

プレス工程(D)におけるプレスの方法は、特に限定されるものではなく、市販の加圧成型装置を用いて行うことができ、一軸プレス、静水圧プレス、またはホットプレス等の方法が挙げられ、例えば、所定サイズの金型を用いて積層体Cを一軸プレスすることにより、あるいは積層体Cを真空パックに入れて静水圧プレスを行うことにより、加圧成型することができる。   The pressing method in the pressing step (D) is not particularly limited, and can be performed using a commercially available pressure molding apparatus, and examples thereof include a uniaxial press, an isostatic press, or a hot press. For example, it can be pressure-molded by uniaxially pressing the laminate C using a mold of a predetermined size, or by performing isostatic pressing with the laminate C placed in a vacuum pack.

図10及び11は、固体電解質層2を、正極層1及び負極層3のうち、面積がより大きい負極層3上に圧着する場合を例示したものである。正極層1の面積が負極層3の面積より大きい場合は、固体電解質層2と面積がより大きい正極層とを圧着する。   10 and 11 illustrate the case where the solid electrolyte layer 2 is pressure-bonded on the negative electrode layer 3 having a larger area among the positive electrode layer 1 and the negative electrode layer 3. When the area of the positive electrode layer 1 is larger than the area of the negative electrode layer 3, the solid electrolyte layer 2 and the positive electrode layer having a larger area are pressure bonded.

図12は、本発明に係る方法に含まれる積層工程(E)の一例を表す模式図を示す。本発明に係る方法は、図12に示すように、積層体Dと面積がより小さい電極層とを積層する工程であって、固体電解質層2と面積がより小さい電極層1とを隣接するように積層して、正極層1、固体電解質層2、及び負極層3を含む積層体Eを形成する積層工程(E)を含む。   FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of the stacking step (E) included in the method according to the present invention. As shown in FIG. 12, the method according to the present invention is a step of laminating a laminate D and an electrode layer having a smaller area so that the solid electrolyte layer 2 and the electrode layer 1 having a smaller area are adjacent to each other. And laminating step (E) for forming a laminate E including the positive electrode layer 1, the solid electrolyte layer 2, and the negative electrode layer 3.

図12は、固体電解質層2を、正極層1及び負極層3のうち、面積がより大きい負極層3と固体電解質層2とを含む積層体Dに、面積がより小さい正極層1を積層する場合を例示したものである。正極層1の面積が負極層3に面積より大きい場合は、面積がより大きい正極層1と固体電解質層2を含む積層体Dと、面積がより小さい負極層3とを積層する。   In FIG. 12, the positive electrode layer 1 having a smaller area is laminated on the laminate D including the negative electrode layer 3 and the solid electrolyte layer 2 having a larger area among the positive electrode layer 1 and the negative electrode layer 3. The case is illustrated. When the area of the positive electrode layer 1 is larger than the area of the negative electrode layer 3, the laminate D including the positive electrode layer 1 having a larger area and the solid electrolyte layer 2 and the negative electrode layer 3 having a smaller area are laminated.

図13は、本発明に係る方法に含まれるプレス工程(F)の一例を表す断面模式図を示す。本発明に係る方法は、図13に示すように積層体Eをプレスして、図14に示すような電極体10を形成するプレス工程(F)を含む。   FIG. 13: shows the cross-sectional schematic diagram showing an example of the press process (F) included in the method which concerns on this invention. The method according to the present invention includes a pressing step (F) of pressing the laminate E as shown in FIG. 13 to form the electrode body 10 as shown in FIG.

プレス工程(F)におけるプレス圧力は、正極層、固体電解質層、及び負極層に含まれる空隙を少なくして密度を高め、電池としての性能を高めることができる所望の圧力で行うことができ、例えば290〜780MPaで行うことができる。圧力を加える時間及び温度は特に限定されるものではなく、所望の密度が得られるように設定することができる。   The pressing pressure in the pressing step (F) can be performed at a desired pressure that can increase the density by reducing voids contained in the positive electrode layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode layer, and can enhance the performance as a battery. For example, it can be performed at 290 to 780 MPa. The time and temperature at which the pressure is applied are not particularly limited, and can be set so as to obtain a desired density.

プレス工程(F)におけるプレスの方法は、特に限定されるものではなく、市販の加圧成型装置を用いて行うことができ、一軸プレス、静水圧プレス、またはホットプレス等の方法が挙げられ、例えば、所定サイズの金型を用いて一軸プレスを行うことにより、あるいは積層体Eを真空パックに入れて静水圧プレスを行うことにより、加圧成型することができる。   The pressing method in the pressing step (F) is not particularly limited, and can be performed using a commercially available pressure molding apparatus, and examples thereof include a uniaxial press, a hydrostatic press, and a hot press. For example, pressure molding can be performed by performing uniaxial pressing using a mold having a predetermined size, or by performing isostatic pressing by placing the laminate E in a vacuum pack.

図14に示す電極体10において、面積がより小さい電極層を上面からみたときの投影面積の全体に対する密度及び厚みの一定領域26の面積率は、好ましくは95%以上、より好ましくは99%以上である。このように電極層において密度及び厚みが一定である領域の面積率を大きくすることよって、電極層の利用率が高い全固体電池を得ることができる。密度及び厚みの一定領域26の密度及び厚みのばらつきはそれぞれ、好ましくは10%以下、より好ましくは5%以下、さらに好ましくは実質的に0%である。   In the electrode body 10 shown in FIG. 14, when the electrode layer having a smaller area is viewed from the upper surface, the area ratio of the constant density and thickness region 26 with respect to the entire projected area is preferably 95% or more, more preferably 99% or more. It is. Thus, by increasing the area ratio of the region where the density and thickness are constant in the electrode layer, it is possible to obtain an all solid state battery with a high utilization rate of the electrode layer. Variations in the density and thickness of the constant density and thickness region 26 are each preferably 10% or less, more preferably 5% or less, and even more preferably substantially 0%.

なお、本発明に係る方法において、工程(A)〜(F)を、別個の工程で行ってもよく、連続して、または同時に行ってもよい。   In the method according to the present invention, the steps (A) to (F) may be performed in separate steps, or may be performed continuously or simultaneously.

例えば、提供工程(A)及び(B)を同時に行い、面積が互いに異なる正極層及び負極層を提供すると同時に、正極層及び負極層のうち、面積がより小さい電極層よりも大きな面積を有する固体電解質層を提供してもよい。   For example, the providing steps (A) and (B) are simultaneously performed to provide a positive electrode layer and a negative electrode layer having different areas, and at the same time, a solid having a larger area than the electrode layer having a smaller area among the positive electrode layer and the negative electrode layer. An electrolyte layer may be provided.

また、例えば、積層工程(C)及びプレス工程(D)を同時に行い、正極層及び負極層のうち、面積がより大きい電極層に、固体電解質層を積層して、固体電解質層と面積がより大きい電極層との積層体Cを形成すると同時に積層体Cをプレスして、面積がより大きい電極層に固体電解質層が圧着された積層体Dを形成してもよい。   In addition, for example, the stacking step (C) and the pressing step (D) are performed simultaneously, and the solid electrolyte layer is stacked on the electrode layer having a larger area among the positive electrode layer and the negative electrode layer. At the same time as forming the laminated body C with the large electrode layer, the laminated body C may be pressed to form the laminated body D in which the solid electrolyte layer is pressure-bonded to the electrode layer having a larger area.

また、例えば、積層工程(E)及びプレス工程(F)を同時に行い、積層体Dの固体電解質層側と面積がより小さい電極層とが隣接するように積層して、正極層、固体電解質層、及び負極層を含む積層体Eを形成すると同時に、積層体Eをプレスして電極体を形成してもよい。   Further, for example, the stacking step (E) and the pressing step (F) are performed at the same time so that the solid electrolyte layer side of the laminate D and the electrode layer having a smaller area are adjacent to each other, and the positive electrode layer, the solid electrolyte layer At the same time as forming the laminated body E including the negative electrode layer, the laminated body E may be pressed to form an electrode body.

本発明において、固体電解質層に含まれる固体電解質材料としては、全固体電池の固体電解質として利用可能な材料を用いることができる。例えば、例えば、Li2S−SiS2、LiI−Li2S−SiS2、LiI−Li2S−P25、LiI−Li2S−B23、Li3PO4−Li2S−Si2S、Li3PO4−Li2S−SiS2、LiPO4−Li2S−SiS、LiI−Li2S−P25、LiI−Li3PO4−P25、若しくはLi2S−P25等の硫化物系非晶質固体電解質、Li2O−B23−P25、Li2O−SiO2、Li2O−B23、若しくはLi2O−B23−ZnO等の酸化物系非晶質固体電解質、Li1.3Al0.3Ti0.7(PO43、Li1+x+yxTi2-xSiy3-y12(Aは、AlまたはGa、0≦x≦0.4、0<y≦0.6)、[(B1/2Li1/21-zz]TiO3(Bは、La、Pr、Nd、またはSm、CはSrまたはBa、0≦z≦0.5)、Li5La3Ta212、Li7La3Zr212、Li6BaLa2Ta212、若しくはLi3.6Si0.60.44等の結晶質酸化物、Li3PO(4-3/2w)w(w<1)等の結晶質酸窒化物、またはLiI、LiI−Al23、Li3N、若しくはLi3N−LiI−LiOH等を用いることができる。硫化物系非晶質固体電解質が、優れたリチウムイオン伝導性を有する点で好ましく用いられる。また、本発明の固体電解質として、リチウム塩を含むポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリフッ化ビニリデン、またはポリアクリロニトリル等の半固体のポリマー電解質も使用することができる。 In the present invention, as the solid electrolyte material contained in the solid electrolyte layer, a material that can be used as a solid electrolyte of an all-solid battery can be used. For example, for example, Li 2 S-SiS 2, LiI-Li 2 S-SiS 2, LiI-Li 2 S-P 2 S 5, LiI-Li 2 S-B 2 S 3, Li 3 PO 4 -Li 2 S -Si 2 S, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2, LiPO 4 -Li 2 S-SiS, LiI-Li 2 S-P 2 O 5, LiI-Li 3 PO 4 -P 2 S 5, or Sulfide-based amorphous solid electrolyte such as Li 2 S—P 2 S 5 , Li 2 O—B 2 O 3 —P 2 O 5 , Li 2 O—SiO 2 , Li 2 O—B 2 O 3 , or Oxide-based amorphous solid electrolyte such as Li 2 O—B 2 O 3 —ZnO, Li 1.3 Al 0.3 Ti 0.7 (PO 4 ) 3 , Li 1 + x + y A x Ti 2−x Si y P 3− y O 12 (A is Al or Ga, 0 ≦ x ≦ 0.4, 0 <y ≦ 0.6), [(B 1/2 Li 1/2 ) 1−z C z ] TiO 3 (B is , La, Pr, Nd, or m, C is Sr or Ba, 0 ≦ z ≦ 0.5) , Li 5 La 3 Ta 2 O 12, Li 7 La 3 Zr 2 O 12, Li 6 BaLa 2 Ta 2 O 12, or Li 3.6 Si 0.6 P Crystalline oxide such as 0.4 O 4 , crystalline oxynitride such as Li 3 PO (4-3 / 2w) N w (w <1), or LiI, LiI—Al 2 O 3 , Li 3 N, or Li 3 N—LiI—LiOH or the like can be used. A sulfide-based amorphous solid electrolyte is preferably used in that it has excellent lithium ion conductivity. Further, as the solid electrolyte of the present invention, a semi-solid polymer electrolyte such as polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyvinylidene fluoride, or polyacrylonitrile containing a lithium salt can also be used.

本発明において、正極層及び負極層に含まれる活物質材料としては、全固体電池の電極活物質として利用可能な材料を用いることができる。活物質材料として、例えば、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、マンガン酸リチウム(LiMn24)、LiCo1/3Ni1/3Mn1/32、Li1+xMn2-x-yy4(Mは、Al、Mg、Co、Fe、Ni、及びZnから選ばれる1種以上の金属元素)で表される組成の異種元素置換Li−Mnスピネル、チタン酸リチウム(LixTiOy)、リン酸金属リチウム(LiMPO4、MはFe、Mn、Co、またはNi)、酸化バナジウム(V25)及び酸化モリブデン(MoO3)等の遷移金属酸化物、硫化チタン(TiS2)、グラファイト及びハードカーボン等の炭素材料、リチウムコバルト窒化物(LiCoN)、リチウムシリコン酸化物(LixSiyz)、リチウム金属(Li)、リチウム合金(LiM、Mは、Sn、Si、Al、Ge、Sb、またはP)、リチウム貯蔵性金属間化合物(MgxMまたはNySb、MはSn、Ge、またはSb、NはIn、Cu、またはMn)等、並びにこれらの誘導体が挙げられる。 In the present invention, as an active material contained in the positive electrode layer and the negative electrode layer, a material that can be used as an electrode active material of an all-solid battery can be used. Examples of the active material include lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 , Li 1 + x Mn 2-xy M y O 4 (M is, Al, Mg, Co, Fe, Ni, and one or more metal elements selected from Zn) different element substituted Li-Mn spinel composition represented by, Transition metal oxidation such as lithium titanate (Li x TiO y ), lithium metal phosphate (LiMPO 4 , M is Fe, Mn, Co, or Ni), vanadium oxide (V 2 O 5 ), and molybdenum oxide (MoO 3 ) things, titanium sulfide (TiS 2), carbon materials such as graphite and hard carbon, lithium-cobalt nitride (LiCoN), lithium silicon oxide (Li x Si y O z) , lithium metal (L ), Lithium alloy (LiM, M is, Sn, Si, Al, Ge, Sb, or P), lithium storage intermetallic compound (Mg x M or NySb, M is Sn, Ge or Sb, N is an In,,, Cu, or Mn) and the like, and derivatives thereof.

本発明において、正極活物質と負極活物質には明確な区別はなく、2種類の充放電電位を比較して、充放電電位が貴な電位を示すものを正極層に、卑な電位を示すものを負極層に用いて、任意の電圧の電池を構成することができる。   In the present invention, there is no clear distinction between the positive electrode active material and the negative electrode active material, and the two types of charge / discharge potentials are compared. A battery having an arbitrary voltage can be formed using the negative electrode for the negative electrode layer.

正極層は、所望により、全固体電池に使用可能な公知の固体電解質を含むことができる。そのような固体電解質としては、固体電解質層に含有させることが可能な上記固体電解質を例示することができる。正極層に固体電解質を含有させる場合、正極活物質と固体電解質との混合比率は、特に限定されないが、好ましくは正極活物質:固体電解質の体積比率が40:60〜90:10である。   The positive electrode layer can contain a known solid electrolyte that can be used in an all-solid battery, if desired. As such a solid electrolyte, the said solid electrolyte which can be contained in a solid electrolyte layer can be illustrated. When the solid electrolyte is contained in the positive electrode layer, the mixing ratio of the positive electrode active material and the solid electrolyte is not particularly limited, but the positive electrode active material: solid electrolyte volume ratio is preferably 40:60 to 90:10.

正極層に硫化物固体電解質を含有させる場合、正極活物質と硫化物固体電解質との界面に高抵抗層が形成され難くすることにより、電池抵抗の増加を防止しやすい形態にする観点から、正極活物質は、イオン伝導性酸化物で被覆されていることが好ましい。正極活物質を被覆するリチウムイオン伝導性酸化物としては、例えば、一般式LixAOy(Aは、B、C、Al、Si、P、S、Ti、Zr、Nb、Mo、Ta又はWであり、x及びyは正の数である。)で表される酸化物を挙げることができる。具体的には、Li3BO3、LiB2、Li2CO3、LiAlO2、Li4SiO4、Li2SiO3、Li3PO4、Li2SO4、Li2TiO3、Li4Ti512、Li2Ti25、Li2ZrO3、LiNbO3、Li2MoO4、Li2WO4等を例示することができる。また、リチウムイオン伝導性酸化物は、複合酸化物であってもよい。 In the case where the positive electrode layer contains a sulfide solid electrolyte, the positive electrode is formed from the viewpoint of making it easy to prevent an increase in battery resistance by making it difficult to form a high resistance layer at the interface between the positive electrode active material and the sulfide solid electrolyte. The active material is preferably coated with an ion conductive oxide. As the lithium ion conductive oxide covering the positive electrode active material, for example, the general formula LixAOy (A is B, C, Al, Si, P, S, Ti, Zr, Nb, Mo, Ta or W, x and y are positive numbers)). Specifically, Li 3 BO 3 , Li B O 2 , Li 2 CO 3 , LiAlO 2 , Li 4 SiO 4 , Li 2 SiO 3 , Li 3 PO 4 , Li 2 SO 4 , Li 2 TiO 3 , Li 4 Examples thereof include Ti 5 O 12 , Li 2 Ti 2 O 5 , Li 2 ZrO 3 , LiNbO 3 , Li 2 MoO 4 , Li 2 WO 4 and the like. The lithium ion conductive oxide may be a complex oxide.

正極活物質を被覆する複合酸化物としては、上記リチウムイオン伝導性酸化物の任意の組み合わせを採用することができ、例えば、Li4SiO4−Li3BO3、Li4SiO4−Li3PO4等を挙げることができる。 As the composite oxide covering the positive electrode active material, any combination of the above lithium ion conductive oxides can be employed. For example, Li 4 SiO 4 —Li 3 BO 3 , Li 4 SiO 4 —Li 3 PO 4 etc. can be mentioned.

また、正極活物質の表面をイオン伝導性酸化物で被覆する場合、イオン伝導性酸化物は、正極活物質の少なくとも一部を被覆してればよく、正極活物質の全面を被覆していても良い。また、正極活物質を被覆するイオン伝導性酸化物の厚さは、例えば、0.1nm以上100nm以下であることが好ましく、1nm以上20nm以下であることがより好ましい。なお、イオン伝導性酸化物の厚さは、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM)等を用いて測定することができる。   Further, when the surface of the positive electrode active material is coated with an ion conductive oxide, the ion conductive oxide only needs to cover at least part of the positive electrode active material, and covers the entire surface of the positive electrode active material. Also good. In addition, the thickness of the ion conductive oxide covering the positive electrode active material is, for example, preferably from 0.1 nm to 100 nm, and more preferably from 1 nm to 20 nm. The thickness of the ion conductive oxide can be measured using, for example, a transmission electron microscope (TEM).

正極層、固体電解質層、及び負極層はそれぞれ、バインダーを含んでもよい。バインダーの材料としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリトリフルオロエチレン、ポリエチレン、ニトリルゴム、ポリブタジエンゴム、ブチルゴム、水素添加ブチレンゴム、ポリスチレン、スチレンブタジエンゴム、スチレンブタジエンラテックス、多硫化ゴム、ニトロセルロース、アクリロニトリルブタジエンゴム、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、フッ素ゴム等が望ましいが、特に制限されない。   Each of the positive electrode layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode layer may contain a binder. As binder materials, polytetrafluoroethylene, polytrifluoroethylene, polyethylene, nitrile rubber, polybutadiene rubber, butyl rubber, hydrogenated butylene rubber, polystyrene, styrene butadiene rubber, styrene butadiene latex, polysulfide rubber, nitrocellulose, acrylonitrile butadiene rubber Polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, fluororubber and the like are desirable, but not particularly limited.

正極層及び負極層はそれぞれ、所望により導電助材粒子を含んでもよい。導電助材粒子としては、特に制限されるものではなく、黒鉛、カーボンブラック等を用いることができる。バインダーとしては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリトリフルオロエチレン、ポリエチレン、ニトリルゴム、ポリブタジエンゴム、ブチルゴム、ポリスチレン、スチレンブタジエンゴム、スチレンブタジエンラテックス、多硫化ゴム、ニトロセルロース、アクリロニトリルブタジエンゴム、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、フッ素ゴム等が望ましいが、特に制限されない。   Each of the positive electrode layer and the negative electrode layer may contain conductive aid particles as desired. The conductive aid particles are not particularly limited, and graphite, carbon black and the like can be used. Examples of binders include polytetrafluoroethylene, polytrifluoroethylene, polyethylene, nitrile rubber, polybutadiene rubber, butyl rubber, polystyrene, styrene butadiene rubber, styrene butadiene latex, polysulfide rubber, nitrocellulose, acrylonitrile butadiene rubber, polyvinyl fluoride, polyvinyl fluoride. Vinylidene chloride, fluororubber and the like are desirable, but not particularly limited.

プレス前の固体電解質層の厚みは、15〜250μmが好ましく、30〜100μmがより好ましい。プレス前の固体電解質層の厚みが上記範囲にあることにより、プレス後の固体電解質層の厚みを、好ましくは5μm〜50μm、より好ましくは10〜20μmにすることができ、固体電解質層を貫通する正極層及び負極層の間の短絡を防止することができる。   The thickness of the solid electrolyte layer before pressing is preferably 15 to 250 μm, and more preferably 30 to 100 μm. When the thickness of the solid electrolyte layer before pressing is in the above range, the thickness of the solid electrolyte layer after pressing can be preferably 5 μm to 50 μm, more preferably 10 to 20 μm, and penetrates the solid electrolyte layer. A short circuit between the positive electrode layer and the negative electrode layer can be prevented.

プレス前の正極層の中央部の厚みは1.5〜3000μmが好ましく、7.5〜300μmがより好ましい。プレス前の正極層の厚みが上記範囲にあることにより、プレス後の正極層の厚みが、好ましくは1〜1000μm、より好ましくは5〜100μmにすることができる。   The thickness of the central portion of the positive electrode layer before pressing is preferably 1.5 to 3000 μm, and more preferably 7.5 to 300 μm. When the thickness of the positive electrode layer before pressing is in the above range, the thickness of the positive electrode layer after pressing can be preferably 1 to 1000 μm, more preferably 5 to 100 μm.

プレス前の負極層の厚みは、1.5〜3000μmが好ましく、7.5〜300μmがより好ましい。プレス前の負極層の厚みが上記範囲にあることにより、プレス後の負極層の厚みが、好ましくは1〜1000μm、より好ましくは5〜100μmにすることができる。   The thickness of the negative electrode layer before pressing is preferably 1.5 to 3000 μm, and more preferably 7.5 to 300 μm. When the thickness of the negative electrode layer before pressing is in the above range, the thickness of the negative electrode layer after pressing can be preferably 1 to 1000 μm, more preferably 5 to 100 μm.

図3〜6に示すプレス前の電極層の外周部の厚み21は最も厚い部分で5〜30μmが好ましく、10〜20μmがより好ましい。また、プレス前の電極層の外周部の幅22は10〜300μmが好ましく、50〜100μmがより好ましい。プレス前の電極層の外周部の厚み及び幅が上記範囲にあることにより、プレスにより電極層の密度及び厚みが一定である領域26をより大きく得ることができる。   The thickness 21 of the outer peripheral portion of the electrode layer before pressing shown in FIGS. 3 to 6 is preferably 5 to 30 μm at the thickest portion, and more preferably 10 to 20 μm. Moreover, 10-300 micrometers is preferable and, as for the width | variety 22 of the outer peripheral part of the electrode layer before a press, 50-100 micrometers is more preferable. When the thickness and width of the outer peripheral portion of the electrode layer before pressing are in the above range, the region 26 in which the density and thickness of the electrode layer are constant can be obtained by pressing.

正極層1、負極層3、及びこれらの間に配置される固体電解質層2を有する電極体10は、必要とする電池の特性、大きさ等に応じて、例えば1〜300cm2等の任意の面積、及び20〜250μm厚等の任意の厚みを有することができる。 The electrode body 10 having the positive electrode layer 1, the negative electrode layer 3, and the solid electrolyte layer 2 disposed therebetween has an arbitrary structure of 1 to 300 cm 2 , for example, depending on the required characteristics and size of the battery. It can have any thickness such as area and 20-250 μm thickness.

図15は、本発明に係る全固体電池100の構成の一例を表す断面模式図である。図15に示すように、本発明に係る方法により作製される全固体電池100は、正極層1、負極層3、及びこれらの間に配置される固体電解質層2を有する電極体10を含む。正極層1には正極集電体4が電気的に接続され得、負極層3には負極集電体5が電気的に接続され得る。電極体10並びに正極集電体4及び負極集電体5を、集電体または集電体に接続した引き出し電極を引き出した電池ケース6で覆って、全固体電池100を構成することができる。   FIG. 15 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of the all solid state battery 100 according to the present invention. As shown in FIG. 15, an all-solid battery 100 produced by the method according to the present invention includes an electrode body 10 having a positive electrode layer 1, a negative electrode layer 3, and a solid electrolyte layer 2 disposed therebetween. A positive electrode current collector 4 can be electrically connected to the positive electrode layer 1, and a negative electrode current collector 5 can be electrically connected to the negative electrode layer 3. The all-solid battery 100 can be configured by covering the electrode body 10, the positive electrode current collector 4, and the negative electrode current collector 5 with a battery case 6 from which a current collector or a lead electrode connected to the current collector is drawn.

正極集電体4の材料としては、導電性を有し正極集電体としての機能を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えばSUS、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、チタン、およびカーボン等を挙げることができ、SUS及びアルミニウムが好ましい。さらに、正極集電体4の形状としては、例えば、箔状、板状、メッシュ状等を挙げることができ、中でも箔状が好ましい。   The material of the positive electrode current collector 4 is not particularly limited as long as it has conductivity and functions as a positive electrode current collector. For example, SUS, aluminum, copper, nickel, iron, titanium, and Carbon etc. can be mentioned, SUS and aluminum are preferable. Furthermore, examples of the shape of the positive electrode current collector 4 include a foil shape, a plate shape, and a mesh shape. Among these, a foil shape is preferable.

負極集電体5の材料としては、導電性を有し負極集電体としての機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えばSUS、銅、ニッケル、およびカーボン等を挙げることができ、SUS及び銅が好ましい。さらに、負極集電体5の形状としては、例えば、箔状、板状、メッシュ状等を挙げることができ、中でも箔状が好ましい。   The material of the negative electrode current collector 5 is not particularly limited as long as it has conductivity and functions as a negative electrode current collector. Examples thereof include SUS, copper, nickel, and carbon. SUS and copper are preferred. Furthermore, examples of the shape of the negative electrode current collector 5 include a foil shape, a plate shape, and a mesh shape. Among these, a foil shape is preferable.

正極集電体4及び負極集電体5の厚みは、特に限定されるものではなく、例えば10〜500μm程度の厚みの金属箔を用いることができる。   The thickness of the positive electrode current collector 4 and the negative electrode current collector 5 is not particularly limited, and for example, a metal foil having a thickness of about 10 to 500 μm can be used.

全固体電池を包む電池ケース6としては、全固体電池で使用可能な公知のケースを用いることができ、例えばラミネートフィルムや拘束可能な治具付きケース等を用いることができる。ラミネートフィルムとしては、樹脂製のラミネートフィルムや、樹脂製のラミネートフィルムに金属を蒸着させたフィルム等を例示することができる。   As the battery case 6 that encloses the all-solid battery, a known case that can be used in the all-solid battery can be used. For example, a laminated film, a case with a jig that can be restrained, or the like can be used. Examples of the laminate film include a resin laminate film, a film obtained by vapor-depositing a metal on a resin laminate film, and the like.

全固体電池100は、円筒型、角型、ボタン型、コイン型、または扁平型等、所望の形状をとることができ、これらに限定されるものではない。   The all-solid-state battery 100 can have a desired shape such as a cylindrical shape, a rectangular shape, a button shape, a coin shape, or a flat shape, but is not limited thereto.

工程(A)及び(B)で提供される正極層、固体電解質層、及び負極層は、それぞれ、基材上に形成して提供することができる。正極層、固体電解質層、及び負極層の基材上への形成は、スラリー塗工プロセス、ブラスト法、エアロゾルデポジション法、コールドスプレー法、スパッタリング法、気相成長法、または溶射法等を用いて行うことができ、スラリー塗工プロセスが簡便なプロセスで正極層、固体電解質層、及び負極層を得ることができ、好ましく用いられる。   The positive electrode layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode layer provided in steps (A) and (B) can be formed and provided on a substrate, respectively. The positive electrode layer, solid electrolyte layer, and negative electrode layer are formed on the substrate using a slurry coating process, a blast method, an aerosol deposition method, a cold spray method, a sputtering method, a vapor deposition method, or a thermal spray method. The positive electrode layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode layer can be obtained by a process that is simple in the slurry coating process and is preferably used.

基材は、電極層または固体電解質層をその上に形成することができるものであれば特に制限されるものではなく、フィルム状の柔軟性を有する基材や硬質基材等を用いることができ、例えば、箔状の正極集電体4及び/若しくは負極集電体5を基材として用いることができ、または、テフロン(登録商標)、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等の基材を用いることができる。   The substrate is not particularly limited as long as the electrode layer or the solid electrolyte layer can be formed thereon, and a substrate having a film-like flexibility or a hard substrate can be used. For example, a foil-like positive electrode current collector 4 and / or a negative electrode current collector 5 can be used as a base material, or a base material such as Teflon (registered trademark) or polyethylene terephthalate (PET) film can be used. it can.

スラリー塗工プロセスとしては、ダム式スラリーコーター、ドクターブレード法、グラビヤ転写法、スクリーン印刷、リバースロールコータ等が挙げられ、正極材料、固体電解質材料、及び負極材料のスラリーまたはペーストを用いる。   Examples of the slurry coating process include a dam type slurry coater, a doctor blade method, a gravure transfer method, screen printing, a reverse roll coater, and the like, and a slurry or paste of a positive electrode material, a solid electrolyte material, and a negative electrode material is used.

スラリー塗工プロセスによって正極材料、固体電解質材料、及び負極材料のスラリーまたはペーストをそれぞれ、基材上に塗工及び乾燥して、正極層、固体電解質層、及び負極層を形成する場合、正極材料、固体電解質材料、及び負極材料のぞれぞれのスラリーまたはペーストの調製に用いる溶媒は、正極活物質、固体電解質、及び負極活物質の性能に悪影響を与えないものであれば特に限定されないが、例えば炭化水素系有機溶媒のヘプタン、トルエン、ヘキサン等が挙げられ、好ましくは脱水処理して水分含有量を低くした炭化水素系有機溶媒が用いられる。   When forming a positive electrode layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode layer by applying and drying a slurry or paste of a positive electrode material, a solid electrolyte material, and a negative electrode material on a substrate, respectively, by a slurry coating process, the positive electrode material The solvent used for preparing the slurry or paste for each of the solid electrolyte material and the negative electrode material is not particularly limited as long as it does not adversely affect the performance of the positive electrode active material, the solid electrolyte, and the negative electrode active material. Examples include hydrocarbon organic solvents such as heptane, toluene, and hexane. Preferably, hydrocarbon organic solvents that have been dehydrated to reduce the water content are used.

本発明に係る方法においては、工程(A)及び(B)にて基材を取り外した正極層、固体電解質層、及び負極層を提供してもよく、また、工程(A)〜(F)のいずれの工程で基材を取り外してもよい。   In the method according to the present invention, a positive electrode layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode layer from which the substrate has been removed in steps (A) and (B) may be provided, and steps (A) to (F) may be provided. You may remove a base material in any process of these.

工程(A)で提供される、外周部が中央部よりも厚い形状を有する面積がより小さい電極層は任意の方法で形成され得、限定されるものではないが、例えば以下に説明する方法で形成され得る。   The electrode layer provided in the step (A) and having an outer peripheral part thicker than the central part and having a smaller area can be formed by any method, and is not limited, for example, by the method described below. Can be formed.

工程(A)は、中央部が外周部よりも盛り上がった形状を有する第1の基材を提供する工程;及び第1の基材上に、電極合材を塗工して、第1の基材を含み且つ外周部が中央部よりも厚い形状を有する面積がより小さい電極層を形成する工程、を含むことができる。   The step (A) includes a step of providing a first base material having a shape in which a central portion is raised more than an outer peripheral portion; and an electrode mixture is applied on the first base material, Forming an electrode layer that includes a material and has a shape in which the outer peripheral portion is thicker than the central portion and has a smaller area.

本願において、電極合材とは、正極合材または負極合材を意味し、上述した活物質材料、固体電解質材料、バインダー、導電助材粒子、溶媒、その他分散剤やチクソ剤等を混合して調製されるスラリーまたはペーストを意味する。   In the present application, an electrode mixture means a positive electrode mixture or a negative electrode mixture, and the above-mentioned active material, solid electrolyte material, binder, conductive additive particles, solvent, other dispersing agents, thixotropic agents, and the like are mixed. Means a slurry or paste to be prepared.

例えば、第1の基材上に電極合材を塗工し、必要に応じて塗膜の乾燥を行い、次いで外周部のみに、さらに電極合材を塗工し、必要に応じて塗膜の乾燥を行って、外周部が中央部よりも厚い形状を有する面積がより小さい電極層を形成することができる。所望の外周部の厚みに応じてさらに繰り返して電極合材の塗工を行ってもよい。塗工方法は、上述のスクリーン印刷等を用いて行うことができる。   For example, the electrode mixture is applied on the first substrate, the coating film is dried as necessary, and then the electrode mixture is further applied only to the outer peripheral portion, and the coating film is applied as necessary. Drying can be performed to form an electrode layer with a smaller area having a thicker outer peripheral portion than the central portion. The electrode mixture may be applied repeatedly in accordance with the desired thickness of the outer peripheral portion. The coating method can be performed using the above-described screen printing or the like.

別法では、第1の基材上に電極合材を塗工し、必要に応じて塗膜の乾燥を行い、別の基材上に電極合材を塗工し、必要に応じて塗膜の乾燥を行い、次いで別の基材上に塗工した電極合材を第1の基材上に塗工した電極層の外周部のみに転写して、外周部が中央部よりも厚い形状を有する面積がより小さい電極層を形成することができる。所望の外周部の厚みに応じてさらに繰り返して電極合材の塗工及び転写を行ってもよい。   In another method, the electrode mixture is applied onto the first substrate, the coating film is dried as necessary, the electrode mixture is applied onto another substrate, and the coating film is applied as necessary. Then, the electrode mixture coated on another substrate is transferred only to the outer peripheral portion of the electrode layer coated on the first substrate, and the outer peripheral portion is thicker than the central portion. An electrode layer having a smaller area can be formed. The electrode mixture may be applied and transferred repeatedly in accordance with the desired thickness of the outer peripheral portion.

さらに別法では、第1の基材は第1の集電体層であることができ、
工程(A)の第1の基材を提供する工程は、
第1の集電体層を提供する工程;及び
第1の集電体層の中央部をかさ上げして、中央部が外周部よりも盛り上がった形状を有する第1の集電体層を形成する工程、
を含み、並びに
面積がより小さい電極層を形成する工程が、
中央部が外周部よりも盛り上がった形状を有する第1の集電体層上に、電極合材を塗工する工程;及び
第1の集電体層からかさ上げを除いて、第1の集電体層を含む外周部が中央部よりも厚い形状を有する面積がより小さい電極層を形成する工程、
を含むことができる。
Still alternatively, the first substrate can be a first current collector layer;
The step of providing the first substrate in the step (A) includes:
Providing a first current collector layer; and raising a central portion of the first current collector layer to form a first current collector layer having a shape in which the central portion is raised from the outer peripheral portion. The process of
And forming an electrode layer with a smaller area,
A step of applying an electrode mixture on the first current collector layer having a shape in which the central portion is raised more than the outer peripheral portion; and the first current collector layer except for raising the first current collector. Forming an electrode layer having a smaller area having a shape in which the outer peripheral portion including the electric body layer is thicker than the central portion;
Can be included.

正極層の面積が、負極層の面積より小さい場合を例に以下説明する。正極層の面積が負極層の面積より小さい場合、中央部が外周部よりも盛り上がった形状を有するAl箔等の正極集電体を用いて、正極集電体を基材に用いて正極集電体上に正極合材を塗工することができる。   An example in which the area of the positive electrode layer is smaller than the area of the negative electrode layer will be described below. When the area of the positive electrode layer is smaller than the area of the negative electrode layer, a positive electrode current collector using a positive electrode current collector such as an Al foil having a shape in which the central part is raised from the outer peripheral part and the positive electrode current collector as a base material is used. A positive electrode mixture can be applied on the body.

図16に、中央部が外周部よりも盛り上がった形状を有する集電体上に電極合材を塗工する方法を模式的に表した断面図を示す。   FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing a method of coating the electrode mixture on the current collector having a shape in which the central portion is raised from the outer peripheral portion.

基材として用いるAl箔等の正極集電体の中央部を外周部よりも盛り上がった形状にするために、塗工するときに、例えば、図16に示すように、塗工テーブル14上にかさ上げ部15を配置し、かさ上げ部15が正極集電体4の中央部の下面に位置するように正極集電体4を配置することができる。   In order to make the central part of the positive electrode current collector such as an Al foil used as a base material a shape higher than the outer peripheral part, when coating is performed, for example, as shown in FIG. The raised portion 15 is arranged, and the positive electrode current collector 4 can be arranged so that the raised portion 15 is located on the lower surface of the central portion of the positive electrode current collector 4.

かさ上げ部15は任意の方法で配置することができ、例えば、かさ上げに必要な厚みを有する部材を別途配置してもよく、あるいは、塗工機が、塗工テーブル14の中央部に、上下に駆動してもよいかさ上げ部15を有しており、塗工テーブル面から突出させてかさ上げ部15を配置する等の方法が挙げられる。   The raising portion 15 can be arranged by an arbitrary method, for example, a member having a thickness necessary for raising the height may be separately arranged, or the coating machine is disposed at the central portion of the coating table 14. Examples of the method include a raising portion 15 that may be driven up and down, and arranging the raising portion 15 so as to protrude from the coating table surface.

かさ上げ部15には任意の部材を用いることができ、例えば正極集電体と同じAl箔でもよく、塗工テーブルと同じ金属材料等でもよい。   An arbitrary member can be used for the raised portion 15, for example, the same Al foil as the positive electrode current collector, or the same metal material as the coating table may be used.

図16に示すように、かさ上げ部により中央部が外周部よりも盛り上がった形状を有する正極集電体上に塗工ブレード17を用いて正極合材16を塗工することできる。   As shown in FIG. 16, the positive electrode mixture 16 can be applied using a coating blade 17 on a positive electrode current collector having a shape in which the central portion is raised from the outer peripheral portion by the raised portion.

塗工した正極合材16は、必要に応じて乾燥を行い、塗工機から基材である正極集電体4ごと取り出し、図17に示すような正極集電体4を含み且つ外周部が中央部よりも厚い形状を有する正極層1を得ることができる。   The coated positive electrode mixture 16 is dried as necessary, taken out from the coating machine together with the positive electrode current collector 4 as a base material, and includes the positive electrode current collector 4 as shown in FIG. The positive electrode layer 1 having a shape thicker than the central portion can be obtained.

また、工程(A)は、
第2の基材を提供する工程、
第2の基材上に電極合材を塗工して、基材を含む面積がより大きい電極層を形成する工程、
を含むことができる。
In addition, the step (A)
Providing a second substrate;
Applying an electrode mixture on the second substrate to form an electrode layer having a larger area including the substrate;
Can be included.

第2の基材は第2の集電体層であることができる。   The second substrate can be a second current collector layer.

正極層の面積が負極層の面積より小さい場合、Cu箔等の負極集電体を基材に用いて負極集電体上に負極合材を塗工して、必要に応じて乾燥を行い、塗工機から基材である負極集電体ごと取り出し、図18に示すような負極集電体5を含む負極層3を得ることができる。   If the area of the positive electrode layer is smaller than the area of the negative electrode layer, apply a negative electrode mixture on the negative electrode current collector using a negative electrode current collector such as a Cu foil, and perform drying as necessary. The negative electrode current collector as a base material is taken out from the coating machine, and the negative electrode layer 3 including the negative electrode current collector 5 as shown in FIG. 18 can be obtained.

上述のようにして本発明に係る方法に含まれる工程(A)において、正極集電体を含む正極層、負極集電体を含み正極層よりも面積が大きい負極層を提供することができる。このようにして得た正極層及び負極層を用い、正極層よりも面積が大きい固体電解質層を提供し、
負極層と固体電解質層とが隣接するように積層して、負極集電体5、負極層3、及び固体電解質層2を含む積層体Cを形成し、
積層体Cをプレスして、負極集電体を含む負極層に固体電解質層が圧着された積層体Dを形成し、
積層体Dの固体電解質層と正極層とを隣接するように積層して、負極集電体5、負極層3、固体電解質層2、正極層1、及び正極集電体4を含む積層体Eを形成し、
積層体Eをプレスして、図19に示すような負極集電体5、負極層3、固体電解質層2、正極層1、及び正極集電体4を含む全固体電池を形成することができる。
As described above, in the step (A) included in the method according to the present invention, a positive electrode layer including a positive electrode current collector and a negative electrode layer including a negative electrode current collector and having a larger area than the positive electrode layer can be provided. Using the positive electrode layer and the negative electrode layer thus obtained, a solid electrolyte layer having a larger area than the positive electrode layer is provided,
Laminating the negative electrode layer and the solid electrolyte layer so as to be adjacent to each other to form a laminate C including the negative electrode current collector 5, the negative electrode layer 3, and the solid electrolyte layer 2,
The laminate C is pressed to form a laminate D in which the solid electrolyte layer is pressure-bonded to the negative electrode layer including the negative electrode current collector,
A laminated body E including a negative electrode current collector 5, a negative electrode layer 3, a solid electrolyte layer 2, a positive electrode layer 1, and a positive electrode current collector 4, wherein the solid electrolyte layer and the positive electrode layer of the laminated body D are laminated so as to be adjacent to each other. Form the
The laminate E can be pressed to form an all-solid battery including the negative electrode current collector 5, the negative electrode layer 3, the solid electrolyte layer 2, the positive electrode layer 1, and the positive electrode current collector 4 as shown in FIG. .

基材に集電体を用いる場合、集電体を別途配置する工程が不要であり、また、正極層及び/または負極層が自立膜ではない場合に、集電体とともに取り扱いが可能になる点で有利である。   When a current collector is used as the base material, a step of arranging the current collector separately is unnecessary, and when the positive electrode layer and / or the negative electrode layer is not a self-supporting film, it can be handled together with the current collector. Is advantageous.

基材に集電体以外の材料も用いることができ、例えばPETフィルム上に電極合材を塗工して、同様に、図20に示すようなPETフィルム付きの外周部が中央部よりも厚い形状を有する電極層を得ることができる。   Materials other than the current collector can also be used for the base material. For example, an electrode mixture is coated on a PET film, and similarly, the outer peripheral portion with the PET film as shown in FIG. 20 is thicker than the central portion. An electrode layer having a shape can be obtained.

このように集電体以外のPETフィルム等の基材を用いる場合も、集電体を基材として用いた場合と同様にして、ペットフィルムが上下に配置された負極層、固体電解質層、及び正極層を含む電極体を得ることができる。この場合、PETフィルムを剥離し、電極体の上下に正極集電体及び負極集電体を配置することができる。   Thus, when using a base material such as a PET film other than the current collector, in the same manner as when using the current collector as the base material, the negative electrode layer in which the pet film is arranged up and down, the solid electrolyte layer, and An electrode body including a positive electrode layer can be obtained. In this case, the PET film can be peeled, and the positive electrode current collector and the negative electrode current collector can be disposed above and below the electrode body.

また、固体電解質層をPETフィルム等の基材上に形成した場合、面積がより大きい負極層に、PETフィルム付きの固体電解質層を積層して積層体Cを形成し、積層体Cをプレスして積層体Dを形成した後に、固体電解質層側のPETフィルムを剥離し、固体電解質層と面積がより小さい正極層とを隣接するように積層して、正極層、固体電解質層、及び負極層を含む積層体Eを形成し、積層体Eをプレスして電極体を得ることができる。正極層及び負極層がPETフィルム付きの場合は、積層体Eのプレス後に負極層側のPETフィルムと正極層側のPETフィルムを剥離してもよい。   Further, when the solid electrolyte layer is formed on a substrate such as a PET film, a laminate C is formed by laminating a solid electrolyte layer with a PET film on a negative electrode layer having a larger area, and the laminate C is pressed. After forming the laminated body D, the PET film on the solid electrolyte layer side is peeled off, and the solid electrolyte layer and the positive electrode layer having a smaller area are laminated so as to be adjacent to each other, and the positive electrode layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode layer The electrode body can be obtained by forming the laminate body E including the material and pressing the laminate body E. When the positive electrode layer and the negative electrode layer are provided with a PET film, the PET film on the negative electrode layer side and the PET film on the positive electrode layer side may be peeled after the laminate E is pressed.

電極体を形成した後に正極集電体及び負極集電体を配置する場合、配置は任意の方法で行うことができる。例えば、集電体の配置前に、カーボンスプレーを正極層及び負極層の面にコーティングして集電体と電極層との接触性を向上してもよく、及び/または集電体の配置後に集電体面に垂直方向にプレスしてもよい。また、例えば、プレス工程(F)において、正極集電体、積層体E、及び負極集電体を、同時にプレスしてもよい。   When the positive electrode current collector and the negative electrode current collector are arranged after the electrode body is formed, the arrangement can be performed by an arbitrary method. For example, the carbon spray may be coated on the surfaces of the positive electrode layer and the negative electrode layer before the current collector is arranged to improve the contact between the current collector and the electrode layer, and / or after the current collector is arranged. You may press in the direction perpendicular | vertical to a collector surface. Further, for example, in the pressing step (F), the positive electrode current collector, the laminate E, and the negative electrode current collector may be pressed simultaneously.

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 電池ケース
7 下金型
8 上金型
9 拘束治具
10 電極体
11 積層体C
12 積層体D
13 積層体E
14 塗工テーブル
15 かさ上げ部
16 正極(電極)合材
17 塗工ブレード
18 PETフィルム
21 電極層の外周部の厚み
22 電極層の外周部の幅
24 押し出された正極層部分
26 密度及び厚みの一定領域
100 全固体電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode layer 2 Solid electrolyte layer 3 Negative electrode layer 4 Positive electrode collector 5 Negative electrode collector 6 Battery case 7 Lower mold 8 Upper mold 9 Restraint jig 10 Electrode body 11 Laminate C
12 Laminate D
13 Laminate E
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 Coating table 15 Raised part 16 Positive electrode (electrode) compound material 17 Coating blade 18 PET film 21 Thickness of outer peripheral part of electrode layer 22 Width of outer peripheral part of electrode layer 24 Extruded positive electrode layer part 26 Density and thickness Fixed area 100 All solid state battery

Claims (7)

正極層、固体電解質層、及び負極層を含む電極体を含む全固体電池の製造方法であって、
(A)面積が互いに異なる正極層及び負極層を提供する工程であって、前記正極層及び前記負極層のうち面積がより小さい電極層は、外周部が中央部よりも厚い形状を有する、工程;
(B)前記正極層及び前記負極層のうち、面積がより小さい電極層よりも大きな面積を有する固体電解質層を提供する工程;
(C)前記正極層及び前記負極層のうち、面積がより大きい電極層に、前記固体電解質層を積層して、前記固体電解質層と前記面積がより大きい電極層との積層体Cを形成する積層工程;
(D)前記積層体Cをプレスして、前記面積がより大きい電極層に前記固体電解質層が圧着された積層体Dを形成するプレス工程;
(E)前記積層体Dと前記面積がより小さい電極層とを積層する工程であって、前記固体電解質層と前記面積がより小さい電極層とが隣接するように積層して、前記正極層、前記固体電解質層、及び前記負極層を含む積層体Eを形成する積層工程;並びに
(F)前記積層体Eをプレスして電極体を形成するプレス工程、
を含
前記工程(F)のプレス後において、前記面積がより小さい電極層の面積が、前記固体電解質層の面積以下である、
全固体電池の製造方法。
A method for producing an all-solid battery including an electrode body including a positive electrode layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode layer,
(A) A step of providing a positive electrode layer and a negative electrode layer having different areas, wherein the electrode layer having a smaller area of the positive electrode layer and the negative electrode layer has a shape in which an outer peripheral part is thicker than a central part. ;
(B) providing a solid electrolyte layer having an area larger than the electrode layer having a smaller area among the positive electrode layer and the negative electrode layer;
(C) Of the positive electrode layer and the negative electrode layer, the solid electrolyte layer is laminated on an electrode layer having a larger area to form a laminate C of the solid electrolyte layer and the electrode layer having a larger area. Laminating process;
(D) pressing the laminate C to form a laminate D in which the solid electrolyte layer is pressure-bonded to an electrode layer having a larger area;
(E) A step of laminating the laminate D and an electrode layer having a smaller area, the positive electrode layer being laminated so that the solid electrolyte layer and the electrode layer having a smaller area are adjacent to each other, A laminating step of forming a laminated body E including the solid electrolyte layer and the negative electrode layer; and (F) a pressing step of pressing the laminated body E to form an electrode body;
Only including,
After the pressing in the step (F), the area of the electrode layer having a smaller area is not more than the area of the solid electrolyte layer.
Manufacturing method of all solid state battery.
前記工程(B)において、前記固体電解質層が、前記面積がより大きい電極層の面積と同じかそれ以上の大きさの面積を有する、請求項1に記載の全固体電池の製造方法。 2. The method for producing an all-solid-state battery according to claim 1, wherein, in the step (B), the solid electrolyte layer has an area having a size equal to or larger than an area of the electrode layer having the larger area. 前記工程(A)が、
中央部が外周部よりも盛り上がった形状を有する第1の基材を提供する工程;及び
前記第1の基材上に電極合材を塗工して、前記第1の基材を含む前記外周部が中央部よりも厚い形状を有する面積がより小さい電極層を形成する工程、
を含む、請求項1または2に記載の全固体電池の製造方法。
The step (A)
A step of providing a first base material having a shape in which a central portion is raised more than an outer peripheral portion; and the outer periphery including the first base material by coating an electrode mixture on the first base material. Forming an electrode layer having a smaller area with a portion having a shape thicker than the central portion;
The manufacturing method of the all-solid-state battery of Claim 1 or 2 containing this.
前記第1の基材を提供する工程が、
第1の集電体層を提供する工程;及び
前記第1の集電体層の中央部をかさ上げして、中央部が外周部よりも盛り上がった形状を有する第1の集電体層を形成する工程、
を含み、並びに
前記面積がより小さい電極層を形成する工程が、
前記中央部が外周部よりも盛り上がった形状を有する第1の集電体層上に、電極合材を塗工する工程;及び
前記第1の集電体層からかさ上げを除いて、前記第1の集電体層を含む前記外周部が中央部よりも厚い形状を有する面積がより小さい電極層を形成する工程、
を含む、請求項3に記載の全固体電池の製造方法。
Providing the first substrate comprises:
A step of providing a first current collector layer; and a first current collector layer having a shape in which the central portion of the first current collector layer is raised and the central portion is raised from the outer peripheral portion. Forming step,
And forming an electrode layer having a smaller area,
Coating the electrode mixture on the first current collector layer having a shape in which the central portion is raised from the outer peripheral portion; and excluding raising the first current collector layer, Forming an electrode layer having a smaller area in which the outer peripheral portion including one current collector layer has a thicker shape than the central portion;
The manufacturing method of the all-solid-state battery of Claim 3 containing this.
前記工程(A)が、
第2の基材を提供する工程、
前記第2の基材上に電極合材を塗工して、前記第2の基材を含む前記面積がより大きい電極層を形成する工程、
を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の全固体電池の製造方法。
The step (A)
Providing a second substrate;
Applying an electrode mixture on the second base material to form an electrode layer having a larger area including the second base material;
The manufacturing method of the all-solid-state battery as described in any one of Claims 1-4 containing this.
前記第2の基材が第2の集電体層である、請求項5に記載の全固体電池の製造方法。   The manufacturing method of the all-solid-state battery of Claim 5 whose said 2nd base material is a 2nd electrical power collector layer. 正極集電体及び負極集電体を提供する工程、
前記正極集電体を、前記電極体の前記正極層に接するように配置し、前記負極集電体を、前記電極体の前記負極層に接するように配置すること、
を含む、請求項1または2に記載の全固体電池の製造方法。
Providing a positive electrode current collector and a negative electrode current collector,
Disposing the positive electrode current collector in contact with the positive electrode layer of the electrode body, and disposing the negative electrode current collector in contact with the negative electrode layer of the electrode body;
The manufacturing method of the all-solid-state battery of Claim 1 or 2 containing this.
JP2012286216A 2012-12-27 2012-12-27 Manufacturing method of all solid state battery Active JP5929748B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012286216A JP5929748B2 (en) 2012-12-27 2012-12-27 Manufacturing method of all solid state battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012286216A JP5929748B2 (en) 2012-12-27 2012-12-27 Manufacturing method of all solid state battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014127463A JP2014127463A (en) 2014-07-07
JP5929748B2 true JP5929748B2 (en) 2016-06-08

Family

ID=51406770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012286216A Active JP5929748B2 (en) 2012-12-27 2012-12-27 Manufacturing method of all solid state battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5929748B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022098049A1 (en) 2020-11-04 2022-05-12 주식회사 엘지에너지솔루션 All-solid-state battery including positive electrode having wider area than negative electrode, and manufacturing method therefor

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3220393B1 (en) * 2014-11-10 2021-06-30 Murata Manufacturing Co., Ltd. Glass ceramic, lithium-ion conductor, cell, electronic device, and method for manufacturing electrode
JP6319335B2 (en) * 2016-01-18 2018-05-09 トヨタ自動車株式会社 Manufacturing method of all solid state battery
JP6944953B2 (en) 2016-12-16 2021-10-06 日立造船株式会社 Manufacturing method of all-solid-state secondary battery
CN106785062B (en) * 2016-12-21 2023-07-07 成都国珈星际固态锂电科技有限公司 Lithium battery lamination equipment and lamination method thereof
US10686213B2 (en) * 2017-05-18 2020-06-16 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Battery
JP7293595B2 (en) * 2018-09-21 2023-06-20 トヨタ自動車株式会社 Method for manufacturing all-solid-state battery and all-solid-state battery
JP7052710B2 (en) * 2018-12-26 2022-04-12 トヨタ自動車株式会社 Laminate
JP7178633B2 (en) * 2018-12-27 2022-11-28 パナソニックIpマネジメント株式会社 All-solid-state battery and manufacturing method thereof
WO2020250981A1 (en) * 2019-06-13 2020-12-17 株式会社村田製作所 Solid-state battery
JP2021136112A (en) * 2020-02-26 2021-09-13 Fdk株式会社 Method for manufacturing solid battery, and solid battery
JP7276605B2 (en) * 2020-04-28 2023-05-18 株式会社村田製作所 solid state battery

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4193267B2 (en) * 1999-02-23 2008-12-10 ソニー株式会社 Solid electrolyte battery
JP4411690B2 (en) * 1999-06-30 2010-02-10 パナソニック株式会社 Lithium ion secondary battery
JP4782266B2 (en) * 1999-12-16 2011-09-28 ソニー株式会社 Non-aqueous electrolyte battery
JP2007329077A (en) * 2006-06-09 2007-12-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery and its manufacturing method
JP5348853B2 (en) * 2007-05-18 2013-11-20 出光興産株式会社 Sulfide-based electrolyte molded body and all-solid battery comprising the same
JP4692556B2 (en) * 2008-02-12 2011-06-01 トヨタ自動車株式会社 All-solid lithium secondary battery
JP2012048953A (en) * 2010-08-26 2012-03-08 Toyota Motor Corp Electrode body, manufacturing method thereof, cell, and manufacturing method thereof
JP5679748B2 (en) * 2010-09-21 2015-03-04 日立造船株式会社 Manufacturing method of all solid state battery
CN103620856B (en) * 2011-02-24 2016-08-17 丰田自动车株式会社 solid state battery

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022098049A1 (en) 2020-11-04 2022-05-12 주식회사 엘지에너지솔루션 All-solid-state battery including positive electrode having wider area than negative electrode, and manufacturing method therefor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014127463A (en) 2014-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5929748B2 (en) Manufacturing method of all solid state battery
US9634358B2 (en) Method for producing all-solid-state battery, and all-solid-state battery
JP2014127272A (en) Method for manufacturing electrode for all solid state battery
JP6206237B2 (en) Manufacturing method of all solid state battery
JP5930035B2 (en) All solid state battery and manufacturing method thereof
JP5720779B2 (en) Bipolar all-solid battery
JP5850154B2 (en) Manufacturing method of all solid state battery
JP5831442B2 (en) All solid state battery and manufacturing method thereof
KR20200134688A (en) High energy density all-solid state battery and process for preparing thereof
JP2020013729A (en) Manufacturing method of series-stacked all-solid-state battery
JP7345263B2 (en) Manufacturing method for all-solid-state lithium secondary battery
JP2013196933A (en) Solid state battery manufacturing method
CN111933999A (en) Solid-state battery, battery module, battery pack and related device thereof
JP5494572B2 (en) All solid state battery and manufacturing method thereof
US20220140388A1 (en) Solid-state battery
JP6090074B2 (en) All solid state battery and manufacturing method thereof
JP2015032495A (en) Manufacturing method of solid-state battery
KR20200127671A (en) High energy density all-solid state battery and process for preparing thereof
JP2020080247A (en) Solid-state battery
JP2015216077A (en) Method for manufacturing all-solid battery
JP2023548177A (en) An all-solid-state battery including a positive electrode having a larger area than a negative electrode, and its manufacturing method
JP2023533234A (en) Method for manufacturing all-solid-state battery containing solid electrolyte material
JP2017111890A (en) Composite electrolyte for lithium ion secondary battery
JP2020149867A (en) All-solid-state lithium secondary battery and manufacturing method therefor
CN111886742A (en) Solid-state battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150116

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150915

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150929

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151119

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: 20160405

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160418

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5929748

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151