JP6895100B2 - 全固体電池 - Google Patents
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Description
本発明は、全固体電池に関する。
特許文献1には、半田を用いたリフロー実装が可能なように、端子電極の最外層にめっき層が形成された全固体電池が記載されている。
しかしながら、端子電極の最外層にめっき層を形成した場合、めっき液が素子内に侵入する場合がある。このため、所望の特性を有する全固体電池が得られない場合がある。よって、特許文献1に記載のように、端子電極の最外層にめっき層を形成し、半田を用いたリフロー実装が可能なようにすることは、実際上困難である。
本発明の主な目的は、半田を用いたリフロー実装可能な全固体電池を提供することにある。
本発明の一局面に係る全固体電池は、焼結体と、第1の外部電極と、第2の外部電極と、第1の金属部材と、第2の金属部材と、を備える。焼結体は、第1の内部電極と、第2の内部電極と、固体電解質層とを有する。第2の内部電極は、第1の内部電極と対向している。固体電解質層は、第1の内部電極と第2の内部電極との間に配されている。第1の外部電極は、焼結体の表面上に設けられている。第1の外部電極は、第1の内部電極と電気的に接続されている。第2の外部電極は、焼結体の表面上に設けられている。第2の外部電極は、第2の内部電極と電気的に接続されている。第1の金属部材は、第1の外部電極と電気的に接続されている。第2の金属部材は、第2の外部電極と電気的に接続されている。前記第1及び第2の金属部材のそれぞれにおいて、リフロー実装される部分の上に湿式めっき層が設けられている。
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態に係る全固体電池1の模式的斜視図である。図2は、図1のII−IIにおける模式的断面図である。
図1は、本実施形態に係る全固体電池1の模式的斜視図である。図2は、図1のII−IIにおける模式的断面図である。
図1に示す全固体電池1は、電解質として固体電解質を用い、液体の電解液を用いない全ての構成要素が固体である電池である。本実施形態では、具体的には、全固体電池1が、全固体リチウムイオン二次電池である例について説明する。もっとも、本発明に係る全固体電池は、リチウムイオン二次電池以外の全固体電池であってもよい。
図1及び図2に示すように、全固体電池1は、焼結体10を備える。焼結体10は、略直方体状である。焼結体10は、第1及び第2の主面10a、10bと、第1及び第2の側面10c、10dと、第1及び第2の端面10e、10fとを備えている。第1及び第2の主面10a、10bは、それぞれ、長さ方向L及び幅方向Wに沿って延びている。幅方向Wは、長さ方向Lに対して垂直である。第1及び第2の側面10c、10dは、それぞれ、長さ方向L及び厚み方向Tに沿って延びている。厚み方向Tは、長さ方向L及び幅方向Wのそれぞれに対して垂直である。第1及び第2の端面10e、10fは、それぞれ、幅方向W及び厚み方向Tに沿って延びている。焼結体10の稜線部及び角部は、面取り状とされていてもよいし、丸められた形状とされていてもよいが、クラックが発生することを抑制する観点からは、丸められた形状を有することが好ましい。
図2に示すように、焼結体10の内部には、第1の内部電極を構成している正極11と、正極11と対向しており、第2の内部電極を構成している負極12とが設けられている。
正極11は、第1の端面10eに露出している一方、第2の端面10fには露出していない。
負極12は、第2の端面10fに露出している一方、第1の端面10eには露出していない。
正極11は、例えば、正極活物質層により構成されていてもよいし、正極集電体層と、正極集電体層の上に設けられた正極活物質層により構成されていてもよい。
正極集電体層は、炭素材料や金属材料などの導電性材料を含んでいる。好ましく用いられる炭素材料の具体例としては、例えば、黒鉛やカーボンナノチューブ等が挙げられる。好ましく用いられる金属材料の具体例としては、例えば、Cu、Mg、Ti、Fe、Co、Ni、Zn、Al、Ge、In、Au、Pt、Pdやそれらの金属材料を含む合金等が挙げられる。なお、正極集電体層は、導電性材料に加え、結着剤や固体電解質などをさらに含んでいてもよい。
正極活物質層は、正極活物質を含む。好ましく用いられる正極活物質としては、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物やリチウム遷移金属リン酸化合物等が挙げられる。リチウム遷移金属複合酸化物の具体例としては、例えば、LiCoO2 、LiNiO2 、LiVO2 、LiCrO2 、LiMn2 O4 等が挙げられる。リチウム遷移金属リン酸化合物の具体例としては、例えば、LiFePO4 、LiCoPO4 等が挙げられる。なお、正極活物質層は、正極活物質に加え、結着剤、導電材、固体電解質などをさらに含んでいてもよい。
負極12は、例えば、負極活物質層により構成されていてもよいし、負極集電体層と、負極集電体層の上に設けられた負極活物質層により構成されていてもよい。
負極集電体層は、炭素材料や金属材料などの導電性材料を含んでいる。負極集電体層に好ましく用いられる炭素材料や金属材料は、上述した正極集電体層に好ましく用いられる炭素材料や金属材料と同様のものが挙げられる。なお負極集電体層は、導電性材料に加え、結着剤や固体電解質などをさらに含んでいてもよい。
負極活物質層は、負極活物質を含む。好ましく用いられる負極活物質としては、例えば、炭素材料、金属系材料、半金属系材料、リチウム遷移金属複合酸化物、リチウム金属等が挙げられる。負極活物質として好ましく用いられる炭素材料の具体例としては、黒鉛、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素、黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、高配向性グラファイト(HOPG)などが挙げられる。負極活物質として好ましく用いられる金属系材料、半金属系材料の具体例としては、Si、Sn、SiB4 、TiSi2 、SiC、Si3 N4 、SiOv (0<v≦2)、LiSiO、SnOw (0<w≦2)、SnSiO3 、LiSnO、Mg2 Sn等が挙げられる。負極活物質として好ましく用いられるリチウム遷移金属複合酸化物の具体例としては、Li4 Ti5 O12等が挙げられる。なお、負極活物質層は、負極活物質に加え、結着剤、導電材、固体電解質などをさらに含んでいてもよい。
正極11と負極12との間には、固体電解質層13が配されている。具体的には、本実施形態では、複数の正極11と複数の負極12とが、固体電解質層13を介して交互に積層されている。
固体電解質層13は、固体電解質を含んでいる。好ましく用いられる固体電解質の具体例としては、例えば、Li2 S−P2 S5 、Li2 S−SiS2 −Li3 PO4 、Li7 P3 S11、Li3.25Ge0.25P0.75S、Li10GeP2 S12等の硫化物、Li7 La3 Zr2 O12、Li6.75La3 Zr1.75Nb0.25O12、Li6 BaLa2 Ta2 O12、Li1+x Alx Ti2-x (PO4 )3 、La2/3−x Li3xTiO3等の酸化物、ポリエチレンオキシド(PEO)などの高分子材料等が挙げられる。なお、固体電解質層13は、固体電解質に加え、結着剤等をさらに含んでいてもよい。なお、本実施形態では、固体電解質として酸化物を用いることがより好ましい。この場合、固体電解質の安全性を高めることができる。
焼結体10の表面上には、第1及び第2の外部電極(端子電極)15、16が設けられている。
第1の外部電極15は、焼結体10の第1の端面10eの表面上に設けられている。具体的には、第1の外部電極15は、第1の端面10eから、第1及び第2の主面10a、10bと第1及び第2の側面10c、10dとに跨がって設けられている。第1の外部電極15は、第1の端面10eから露出している複数の正極11と電気的に接続されている。
第2の外部電極16は、焼結体10の第2の端面10fの表面上に設けられている。具体的には、第2の外部電極16は、第2の端面10fから、第1及び第2の主面10a、10bと第1及び第2の側面10c、10dとに跨がって設けられている。第2の外部電極16は、第2の端面10fから露出している複数の負極12と電気的に接続されている。第1及び第2の外部電極15、16は、金属材料などの導電性材料を含む。外部電極15、16に好ましく用いられる金属材料としては、例えば、Ag、Au、Pt、Al、Cu、Sn、Ni、それらの金属を含む合金等が挙げられる。なお、外部電極15、16は、導電性材料に加え、結着剤や固体電解質等をさらに含んでいてもよい。
本実施形態では、第1及び第2の外部電極15、16は、導電性材料の粉末と熱硬化性樹脂とを熱硬化させることにより形成したものである。すなわち、第1及び第2の外部電極15、16は、導電性材料の粉末が分散した熱硬化性樹脂の硬化体により構成されている。第1及び第2の外部電極15、16は、湿式めっき層を有していない。
第1の外部電極15には、略L字状の第1の金属部材17が電気的に接続されている。第1の金属部材17は、例えば、導電性ペーストや、レーザー溶接により第1の外部電極15に接続されている。
第1の金属部材17は、第1の接続部17aと、第1の延設部17bと、第1の実装部17cとを有する。
第1の接続部17aは、第1の外部電極15と接続されている。本実施形態では、第1の接続部17aは、第1の外部電極15のうち、焼結体10の端面10eに設けられた部分の上に設けられている。
第1の接続部17aには、第1の延設部17bが接続されている。第1の延設部17bは、第1の接続部17aから、焼結体10の厚み方向Tに沿って焼結体10とは反対側に延びている。
第1の延設部17bの先端には、第1の実装部17cが接続されている。第1の実装部17cは、実装基板等に半田等を用いて実装される部分である。
第1の実装部17cは、焼結体10の内側、即ち第2の端面10f側に向かって、長さ方向Lに沿って延びている。このため、第1の実装部17cは、平面視において、その少なくとも一部が、焼結体10と重なるように設けられている。
第1の金属部材17を構成する金属は、特に限定されない。第1の金属部材17を構成する金属としては、例えば、SUS、銅、アルミニウム等が挙げられる。
第2の外部電極16には、略L字状の第2の金属部材18が電気的に接続されている。第2の金属部材18は、例えば、導電性ペーストや、レーザー溶接により第2の外部電極16に接続されている。
第2の金属部材18は、第2の接続部18aと、第2の延設部18bと、第2の実装部18cとを有する。
第2の接続部18aは、第2の外部電極16と接続されている。本実施形態では、第2の接続部18aは、第2の外部電極16のうち、焼結体10の端面10fに設けられた部分の上に設けられている。
第2の接続部18aには、第2の延設部18bが接続されている。第2の延設部18bは、第2の接続部18aから、焼結体10の厚み方向Tに沿って焼結体10とは反対側に延びている。
第2の延設部18bの先端には、第2の実装部18cが接続されている。第2の実装部18cは、例えば、実装基板等に半田等を用いて実装される部分である。
第2の実装部18cは、焼結体10の内側、即ち第1の端面10e側に向かって、長さ方向Lに沿って延びている。このため、第2の実装部18cは、平面視において、その少なくとも一部が、焼結体10と重なるように設けられている。
第2の金属部材18を構成する金属は、特に限定されない。第2の金属部材18を構成する金属としては、例えば、SUS、銅、アルミニウム等が挙げられる。
第1及び第2の金属部材17、18の厚みは、500μm以下であることが好ましく、300μm以下であることがより好ましく、200μm以下であることがさらに好ましい。第1及び第2の金属部材17、18をこの厚みとすることにより、第1及び第2の金属部材17、18の可撓性が向上する。このため、全固体電池1を実装基板等に実装する際に、全固体電池1に応力が加わった場合であっても、焼結体10や外部電極15、16に衝撃が加わることを抑制することができる。ただし、第1及び第2の金属部材17、18の厚みが薄くなりすぎると、第1及び第2の金属部材17、18が変形する虞がある。このため、第1及び第2の金属部材17、18の厚みは50μm以上であることが好ましく、100μm以上であることがより好ましく、150μm以上であることがさらに好ましい。
第1の金属部材17の第1の実装部17cの上には、第1の湿式めっき層19が設けられている。具体的には、第1の実装部17cのうち、厚み方向Tにおいて焼結体10とは反対側の表面上に、第1の湿式めっき層19が設けられている。本実施形態では、第1の実装部17cのうち、厚み方向Tにおいて焼結体10とは反対側の表面全体の上に第1の湿式めっき層19が設けられている。しかし、本発明はこの構成に限定されない。第1の湿式めっき層19は、第1の実装部17cのうち、厚み方向Tにおいて焼結体10とは反対側の表面上の少なくとも一部に設けられていてもよい。
第1の湿式めっき層19の構成は、半田と接合するような構成である限りにおいて特に限定されない。第1の湿式めっき層19は、例えば、第1の実装部17cの表面上に設けられたNiめっき層と、Niめっき層の上に設けられたPdめっき層と、Pdめっき層の上に設けられたAuめっき層とにより構成することができる。第1の湿式めっき層19は、例えば、第1の実装部17cの表面上に設けられたNiめっき層と、Niめっき層の上に設けられたAgめっき層と、Agめっき層の上に設けられたSnめっき層とにより構成することができる。第1の湿式めっき層19は、例えば、第1の実装部17cの表面上に設けられたNiめっき層と、Niめっき層の上に設けられたSnめっき層と、Snめっき層の上に設けられたAuめっき層とにより構成することができる。
第2の金属部材18の第2の実装部18cの上には、第2の湿式めっき層20が設けられている。具体的には、第2の実装部18cのうち、厚み方向Tにおいて焼結体10とは反対側の表面上に、第2の湿式めっき層20が設けられている。本実施形態では、第2の実装部18cのうち、厚み方向Tにおいて焼結体10とは反対側の表面全体の上に第2の湿式めっき層20が設けられている。しかし、本発明はこの構成に限定されない。第2の湿式めっき層20は、第2の実装部18cのうち、厚み方向Tにおいて焼結体10とは反対側の表面上の少なくとも一部に設けられていてもよい。
第2の湿式めっき層20の構成は、半田と接合するような構成である限りにおいて特に限定されない。第2の湿式めっき層20は、例えば、第2の実装部18cの上に設けられたNiめっき層と、Niめっき層の上に設けられたPdめっき層と、Pdめっき層の上に設けられたAuめっき層とにより構成することができる。第2の湿式めっき層20は、例えば、第2の実装部18cの表面上に設けられたNiめっき層と、Niめっき層の上に設けられたAgめっき層と、Agめっき層の上に設けられたSnめっき層とにより構成することができる。第2の湿式めっき層20は、例えば、第2の実装部18cの表面上に設けられたNiめっき層と、Niめっき層の上に設けられたSnめっき層と、Snめっき層の上に設けられたAuめっき層とにより構成することができる。
以上説明したように、全固体電池1では、第1の外部電極15と電気的に接続された第1の金属部材17と、第2の外部電極16と電気的に接続された第2の金属部材18とを備える。また、第1及び第2の外部電極15、16のそれぞれは湿式めっき層を有しておらず、第1及び第2の金属部材17、18の少なくとも一部の表面上に、湿式めっき層19、20が設けられている。
例えば、半田を用いたリフロー実装が可能なように全固体電池の外部電極の最外層に湿式めっき層を設けた場合、湿式めっき層を設ける工程においてめっき液がチップの内部に侵入する虞がある。このため、外部電極に湿式めっき層を設けることにより、半田を用いたリフロー実装を可能にすることは困難である。
一方、全固体電池1では、第1及び第2の金属部材17、18に湿式めっき層19、20が設けられている。このため、第1及び第2の金属部材17、18において、実装基板に全固体電池1を半田を用いてリフロー実装することができる。よって、外部電極15、16に湿式めっき層を形成する必要がない。よって、全固体電池1では、めっき液がチップ内部に侵入する虞がない。このため、全固体電池1を基板等に半田リフロー実装した場合であっても、所望の特性が得られる。
全固体電池1では、平面視において、実装部17c、18cの少なくとも一部が、焼結体10と重なるように設けられている。このため、全固体電池1を基板等に実装した際に、実装部17c、18cが焼結体10の下方に位置する。よって、全固体電池1の実装面積を小さくすることができる。
図1及び図2を参照して、第1の金属部材17は、第1の外部電極15のうち、第1の端面10eの上に形成されている部分に固定(接続)されており、第2の金属部材18は、第2の外部電極16のうち、第2の端面10fの上に形成されている部分に固定(接続)されている。しかしながら、これに限定されない。例えば、第1の金属部材17は、第1の外部電極15のうち、第2の主面10bの上に形成されている部分に固定(接続)されており、第2の金属部材18は、第2の外部電極16のうち、第2の主面10bの上に形成されている部分に固定(接続)されてもよい。この場合、第1の金属部材17及び第2の金属部材18の形状は、L字型ではなく、別の形状(例えば、横向きU字型)となる。
(全固体電池1の製造方法)
次に、全固体電池1の製造方法の一例について説明する。
次に、全固体電池1の製造方法の一例について説明する。
まず、固体電解質、有機バインダー、溶剤及び添加剤を混合してスラリーを調製する。その後、スラリーを樹脂シート等の上に塗布し、乾燥させることによりグリーンシートを作製する。
次に、正極ペースト及び負極ペーストを調製する。
正極ペーストは、正極活物質に加え、必要に応じて固体電解質、導電助剤、有機バインダー、溶剤、添加剤等を混合することにより得られる。
負極ペーストは、負極活物質に加え、必要に応じて固体電解質、導電助剤、有機バインダー、溶剤、添加剤等を混合することにより得られる。
次に、得られた正極ペーストまたは負極ペーストを、グリーンシートの上に印刷することで、正極グリーンシート及び負極グリーンシートを得る。なお、グリーンシートの正極ペーストまたは負極ペーストを印刷しない部分に絶縁層を設けてもよい。
次に、正極グリーンシートと負極グリーンシートとを交互に積層した後に、積層したものの上下に絶縁層を設けることにより、積層体を作製する。絶縁層は、上述の固体電解質シートを用いてもよいし、固体電解質とは異なる組成を有するシートを用いてもよい。
得られた積層体を複数に分断することにより生のチップを得る。生のチップの上に外部電極ペーストを塗布し、乾燥させる。
外部電極ペーストを塗布した生のチップを脱脂、焼成することで、焼結体10を得る。
次に、金属部材17、18を用意する。金属部材17、18は、例えば、以下の要領で作成することができる。まず、金属板をL字状に折り曲げることにより、実装部17c、18cを形成する。実装部17c、18cの上に湿式めっき層19、20を形成する。
次に、金属部材17、18を外部電極15、16に取り付ける。金属部材17、18の外部電極15、16への取り付けは、例えば、以下の要領で行うことができる。まず、外部電極15、16のうち、金属部材17、18を取り付ける部分の表面上に、導電性粉末を含む導電性ペーストを塗布する。導電性ペーストを塗布した部分の上に、金属部材17、18を密着させて乾燥させる。次に、200℃に加熱することにより、外部電極15、16に金属部材17、18を固着させる。尚、外部電極に金属端子を取り付ける際に、外部電極を形成する際に用いた導電性ペーストと同様の導電性ペーストを用いてもよいし、異なる導電性ペーストを用いてもよい。
上記作成方法により、本実施形態に係る全固体電池1を得ることができる。
以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第1の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
(第2の実施形態)
図3は、第2の実施形態に係る全固体電池1aの模式的断面図である。第1の実施形態では、第1及び第2の実装部17c、18cの少なくとも一部が、平面視において焼結体10と重なるように設けられている例について説明した。しかし、本発明はこの構成に限定されない。
図3は、第2の実施形態に係る全固体電池1aの模式的断面図である。第1の実施形態では、第1及び第2の実装部17c、18cの少なくとも一部が、平面視において焼結体10と重なるように設けられている例について説明した。しかし、本発明はこの構成に限定されない。
全固体電池1aでは、第1の実装部17cが、第2の実装部18cとは反対側に向かって、長さ方向Lに沿って延びている。第2の実装部18cが、第1の実装部17cとは反対側に向かって、長さ方向Lに沿って延びている。この場合であっても、半田を用いたリフロー実装可能な全固体電池1aを提供することができる。
(第3の実施形態)
図4は、第3の実施形態に係る全固体電池1bの模式的断面図である。
図4は、第3の実施形態に係る全固体電池1bの模式的断面図である。
第1及び第2の実施形態では、実装部17c、18cのみに湿式めっき層19、20が設けられている例について説明した。しかし、本発明はこの構成に限定されない。
図4に示すように、全固体電池1bでは、第1及び第2の金属部材17、18のそれぞれの表面全体に第1及び第2の湿式めっき層19、20が設けられている。この場合、第1及び第2の金属部材17、18に湿式めっき層19、20を形成することが容易である。このため、全固体電池1bの製造が容易である。また、半田を用いてリフロー実装した際に、半田と金属部材17、18との接合面積が大きくなるため、実装強度が向上する。
(第4の実施形態)
図5は、第4の実施形態に係る全固体電池1cの模式的断面図である。全固体電池1cは、全固体電池1〜1bとは異なり、焼結体10、第1及び第2の外部電極15、16並びに第1及び第2の金属部材17、18の少なくとも一部を覆う保護層30をさらに備える。ただし、実装部17c、18cには、保護層30が設けられていない。保護層30を備えることにより、焼結体10及び外部電極15、16を外気に含まれる水分から保護することができる。また、全固体電池1cに応力が加わった際にも、焼結体10や外部電極15、16が損傷を受けることを抑制することができる。
図5は、第4の実施形態に係る全固体電池1cの模式的断面図である。全固体電池1cは、全固体電池1〜1bとは異なり、焼結体10、第1及び第2の外部電極15、16並びに第1及び第2の金属部材17、18の少なくとも一部を覆う保護層30をさらに備える。ただし、実装部17c、18cには、保護層30が設けられていない。保護層30を備えることにより、焼結体10及び外部電極15、16を外気に含まれる水分から保護することができる。また、全固体電池1cに応力が加わった際にも、焼結体10や外部電極15、16が損傷を受けることを抑制することができる。
保護層30の厚みは特に限定されないが、5μm以上100μm以下であることが好ましく、10μm以上50μm以下であることがより好ましく、30μm以上50μm以下であることがさらに好ましい。保護層30の厚みをこの範囲とすることにより、焼結体10及び外部電極15、16を好適に保護することができる。
保護層30の、1気圧、60℃、85Rh%の条件で差圧法により測定した際の水蒸気透過率は、10−1g/m2・day未満であることが好ましく、10−2g/m2・day未満であることが更に好ましく、10−3g/m2・day未満であることが尚好ましい。このような保護層30を設けることにより、外気中に含まれる水分の浸入を効果的に抑制することができる。
保護層30は、Si、Li、Al及びMgからなる群から選ばれた少なくとも一種を含む無機物を主成分として含むことが好ましい。なお、「主成分」とは、保護層30に60体積%以上含まれる成分のことをいう。
(実施形態の纏め)
実施形態に係る全固体電池は、焼結体と、第1の外部電極と、第2の外部電極と、第1の金属部材と、第2の金属部材と、を備える。前記焼結体は、第1の内部電極と、第2の内部電極と、固体電解質層とを有する。前記第2の内部電極は、前記第1の内部電極と対向している。前記固体電解質層は、前記第1の内部電極と前記第2の内部電極との間に配されている。前記第1の外部電極は、前記焼結体の表面上に設けられている。前記第1の外部電極は、前記第1の内部電極と電気的に接続されている。前記第2の外部電極は、前記焼結体の表面上に設けられている。前記第2の外部電極は、前記第2の内部電極と電気的に接続されている。前記第1の金属部材は、前記第1の外部電極と電気的に接続されている。前記第2の金属部材は、前記第2の外部電極と電気的に接続されている。前記第1及び第2の金属部材のそれぞれにおいて、リフロー実装される部分の上に湿式めっき層が設けられている(前記第1及び第2の金属部材のそれぞれの少なくとも一部の上に湿式めっき層が設けられている)。
実施形態に係る全固体電池は、焼結体と、第1の外部電極と、第2の外部電極と、第1の金属部材と、第2の金属部材と、を備える。前記焼結体は、第1の内部電極と、第2の内部電極と、固体電解質層とを有する。前記第2の内部電極は、前記第1の内部電極と対向している。前記固体電解質層は、前記第1の内部電極と前記第2の内部電極との間に配されている。前記第1の外部電極は、前記焼結体の表面上に設けられている。前記第1の外部電極は、前記第1の内部電極と電気的に接続されている。前記第2の外部電極は、前記焼結体の表面上に設けられている。前記第2の外部電極は、前記第2の内部電極と電気的に接続されている。前記第1の金属部材は、前記第1の外部電極と電気的に接続されている。前記第2の金属部材は、前記第2の外部電極と電気的に接続されている。前記第1及び第2の金属部材のそれぞれにおいて、リフロー実装される部分の上に湿式めっき層が設けられている(前記第1及び第2の金属部材のそれぞれの少なくとも一部の上に湿式めっき層が設けられている)。
一般的に、全固体電池を実装基板等に半田を用いてリフロー実装する際には、半田と接合するための湿式めっき層が必要である。実施形態に係る全固体電池では、第1及び第2の金属部材に湿式めっき層が設けられており、リフロー実装時には、第1及び第2の金属部材が半田と接合する。このため、第1及び第2の外部電極に湿式めっき層を設ける必要がない。よって、第1及び第2の外部電極に湿式めっき層を形成する際に起こり得る、焼結体内へのめっき液の浸入が生じる虞がない。よって、実施形態に係る全固体電池を半田を用いてリフロー実装した場合であっても、所望の特性が得られる。
リフロー実装される部分は、例えば、以下のように言い換えることができる。リフロー実装される部分は、リフロー実装のときに半田づけされる箇所であり、つまり、全固体電池が実装基板等にリフロー実装されるときに、全固体電池の半田づけされる箇所である(半田づけ部)。
実施形態に係る全固体電池において、前記焼結体は、前記全固体電池の長さ方向及び幅方向に沿って延びる第1及び第2の主面と、前記幅方向及び前記全固体電池の厚み方向に沿って延びる第1及び第2の端面と、前記長さ方向及び前記厚み方向に沿って延びる第1及び第2の側面と、を有し、前記第1の端面の上に前記第1の外部電極が設けられており、前記第2の端面の上に前記第2の外部電極が設けられており、前記第1及び第2の金属部材のそれぞれは、接続部と、前記接続部から前記厚み方向に沿って延びる延設部と、前記延設部の先端から前記長さ方向に沿って延びる実装部と、を有し、前記第1の金属部材の前記接続部は、前記第1の外部電極と接続されており、前記第2の金属部材の前記接続部は、前記第2の外部電極と接続されており、前記実装部は、前記リフロー実装される前記部分であり、前記実装部の厚み方向において前記焼結体とは反対側の表面上に、前記湿式めっき層が設けられていることが好ましい。
実施形態に係る全固体電池では、前記全固体電池の平面視において、前記実装部の少なくとも一部が、前記焼結体と重なるように設けられていることが好ましい。
実施形態に係る全固体電池では、前記焼結体、前記第1及び第2の外部電極並びに前記第1及び第2の金属部材の少なくとも一部を覆う保護層をさらに備えていることが好ましい。その場合、1気圧、60℃、85Rh%の条件で差圧法により測定される前記保護層の水蒸気透過率が10−1g/m2・day未満であり、前記保護層は、Si、Li、Al及びMgからなる群から選ばれた少なくとも一種を含む無機物を主成分として含むことが好ましい。
前記第1及び前記第2の金属部材のそれぞれにおいて、前記リフロー実装される前記部分の上に設けられた前記湿式めっき層は、前記部分の上に設けられたNiめっき層と、このNiめっき層の上に設けられたPdめっき層と、このPdめっき層の上に設けられたAuめっき層との積層体、前記部分の上に設けられたNiめっき層と、このNiめっき層の上に設けられたAgめっき層と、このAgめっき層の上に設けられたSnめっき層との積層体、または前記部分の上に設けられたNiめっき層と、このNiめっき層の上に設けられたSnめっき層と、このSnめっき層の上に設けられたAuめっき層との積層体により構成されていることが好ましい。
実施形態に係る全固体電池において、前記第1及び第2の外部電極のそれぞれは、前記湿式めっき層を有していないことが好ましい。
実施形態に係る全固体電池は、以下の構成を有する。図1を参照して、前記幅方向において、前記第1の金属部材のサイズは、前記第1の外部電極のサイズより小さくされており、前記幅方向において、前記第2の金属部材のサイズは、前記第2の外部電極のサイズより小さくされている。
実施形態に係る全固体電池は、以下の構成を有する。図2及び図5を参照して、前記第1の金属部材の前記実装部(前記リフロー実装される前記部分)は、前記長さ方向に沿って、前記第2の金属部材の前記実装部(前記リフロー実装される前記部分)へ向けて延びており、かつ、前記第2の金属部材の前記実装部は、前記長さ方向に沿って、前記第1の金属部材の前記実装部へ向けて延びている。
実施形態に係る全固体電池は、以下の構成を有する。図2及び図5を参照して、前記実装部(前記リフロー実装される前記部分)と前記焼結体との間に隙間が形成されている。
実施形態に係る全固体電池は、以下の構成を有する。図3及び図4を参照して、前記第1の金属部材の前記実装部(前記リフロー実装される前記部分)は、前記長さ方向に沿って、前記第2の金属部材の前記実装部(前記リフロー実装される前記部分)の反対側へ向けて延びており、かつ、前記第2の金属部材の前記実装部は、前記長さ方向に沿って、前記第1の金属部材の前記実装部の反対側へ向けて延びている。
実施形態に係る全固体電池は、以下の構成を有する。図2〜図5を参照して、前記第1の金属部材(前記第1の金属部材の前記接続部)は前記第1の外部電極に固定されており、前記第2の金属部材(前記第2の金属部材の前記接続部)は前記第2の外部電極に固定されている。
実施形態に係る全固体電池は、以下の構成を有する。図1を参照して、前記第1の側面側又は前記第2の側面側から見て、前記第1の金属部材及び前記第2の金属部材の一方はL字型形状を有しており、他方は逆L字型形状を有している。
Claims (7)
- 第1の内部電極と、前記第1の内部電極と対向している第2の内部電極と、前記第1の内部電極と前記第2の内部電極との間に配された固体電解質層とを有する焼結体と、
前記焼結体の表面上に設けられており、前記第1の内部電極と電気的に接続された第1の外部電極と、
前記焼結体の表面上に設けられており、前記第2の内部電極と電気的に接続された第2の外部電極と、
前記第1の外部電極と電気的に接続された第1の金属部材と、
前記第2の外部電極と電気的に接続された第2の金属部材と、
を備え、
前記第1及び第2の金属部材のそれぞれにおいて、リフロー実装される部分の上に湿式めっき層が設けられている、全固体電池。 - 前記焼結体は、
前記全固体電池の長さ方向及び幅方向に沿って延びる第1及び第2の主面と、
前記幅方向及び前記全固体電池の厚み方向に沿って延びる第1及び第2の端面と、
前記長さ方向及び前記厚み方向に沿って延びる第1及び第2の側面と、
を有し、
前記第1の端面の上に前記第1の外部電極が設けられており、
前記第2の端面の上に前記第2の外部電極が設けられており、
前記第1及び第2の金属部材のそれぞれは、
接続部と、
前記接続部から前記厚み方向に沿って延びる延設部と、
前記延設部の先端から前記長さ方向に沿って延びる実装部と、
を有し、
前記第1の金属部材の前記接続部は、前記第1の外部電極と接続されており、
前記第2の金属部材の前記接続部は、前記第2の外部電極と接続されており、
前記実装部は、前記リフロー実装される前記部分であり、
前記実装部の厚み方向において前記焼結体とは反対側の表面上に、前記湿式めっき層が設けられている、請求項1に記載の全固体電池。 - 前記全固体電池の平面視において、前記実装部の少なくとも一部が、前記焼結体と重なるように設けられている、請求項1または2に記載の全固体電池。
- 前記焼結体、前記第1及び第2の外部電極並びに前記第1及び第2の金属部材の少なくとも一部を覆う保護層をさらに備える、請求項1〜3のいずれか一項に記載の全固体電池。
- 1気圧、60℃、85Rh%の条件で差圧法により測定される前記保護層の水蒸気透過率が10−1g/m2・day未満であり、
前記保護層は、Si、Li、Al及びMgからなる群から選ばれた少なくとも一種を含む無機物を主成分として含む、請求項4に記載の全固体電池。 - 前記第1及び前記第2の金属部材のそれぞれにおいて、前記リフロー実装される前記部分の上に設けられた前記湿式めっき層は、
前記部分の上に設けられたNiめっき層と、このNiめっき層の上に設けられたPdめっき層と、このPdめっき層の上に設けられたAuめっき層との積層体、
前記部分の上に設けられたNiめっき層と、このNiめっき層の上に設けられたAgめっき層と、このAgめっき層の上に設けられたSnめっき層との積層体、または
前記部分の上に設けられたNiめっき層と、このNiめっき層の上に設けられたSnめっき層と、このSnめっき層の上に設けられたAuめっき層との積層体、
により構成されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の全固体電池。 - 前記第1及び第2の外部電極のそれぞれは、前記湿式めっき層を有していない、請求項1〜6のいずれか一項に記載の全固体電池。
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