JP6988683B2 - All solid state battery - Google Patents

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Description

本開示は、高温時におけるコート層の抵抗が高い全固体電池に関する。 The present disclosure relates to an all-solid-state battery having a high coating layer resistance at high temperatures.

全固体電池は、正極活物質層および負極活物質層の間に固体電解質層を有する電池であり、可燃性の有機溶媒を含む電解液を有する液系電池に比べて、安全装置の簡素化が図り易い。 An all-solid-state battery is a battery having a solid electrolyte layer between a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer, and has a simplified safety device as compared with a liquid-based battery having an electrolytic solution containing a flammable organic solvent. Easy to plan.

一方、全固体電池ではないものの、例えば、特許文献1には、金属箔の一部にアルミニウムを用い、表面に導電性カーボン被覆層を有するリチウム二次電池用負極電極板が開示されている。このリチウム電池では、充電反応時にリチウムイオンがアルミニウム箔に到達することをコート層にインターカレートさせることで抑制し、リチウムイオンがアルミニウム箔に到達して金属リチウムとして析出する場合には、アルミニウム合金化することで金属リチウムデントライトの析出を防止している。 On the other hand, although it is not an all-solid-state battery, for example, Patent Document 1 discloses a negative electrode plate for a lithium secondary battery, which uses aluminum as a part of a metal foil and has a conductive carbon coating layer on the surface. In this lithium battery, the arrival of lithium ions on the aluminum foil during the charging reaction is suppressed by intercalating the coat layer, and when the lithium ions reach the aluminum foil and precipitate as metallic lithium, the aluminum alloy is used. This prevents the precipitation of metallic lithium dentrite.

また、特許文献2には、負極集電体がカーボンコート層を付加的に有している非水電解質二次電池が開示されている。 Further, Patent Document 2 discloses a non-aqueous electrolyte secondary battery in which the negative electrode current collector additionally has a carbon coat layer.

特開2012−174577号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-174577 特開2017−212110号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-212110

負極集電体の負極活物質層側の表面に、コート層を設ける場合がある。コート層を設けることにより、例えば、全固体電池の温度が高くなった場合に、全固体電池の抵抗を増加させることができる。一方、コート層に含まれる炭素材料の種類、および、コート層の厚さによっては、高温時にコート層の抵抗が低い場合がある。本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、高温時におけるコート層の抵抗が高い全固体電池を提供することを主目的とする。 A coat layer may be provided on the surface of the negative electrode current collector on the negative electrode active material layer side. By providing the coat layer, for example, when the temperature of the all-solid-state battery becomes high, the resistance of the all-solid-state battery can be increased. On the other hand, depending on the type of carbon material contained in the coat layer and the thickness of the coat layer, the resistance of the coat layer may be low at high temperatures. The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object of the present disclosure is to provide an all-solid-state battery having a high resistance of a coat layer at a high temperature.

上記課題を解決するために、本開示においては、負極集電体および上記負極集電体上に形成された負極活物質層を有する負極体と、正極集電体および上記正極集電体上に形成された正極活物質層を有する正極体と、上記負極活物質層および上記正極活物質層の間に形成された固体電解質層と、を備え、上記負極集電体は、少なくとも一部にアルミニウムを含有する金属箔と、上記金属箔の上記負極活物質層側に形成されたコート層を含み、上記コート層が、球状の炭素材料および樹脂を含有し、かつ繊維状の炭素材料を含有しておらず、上記金属箔の厚さに対する上記コート層の厚さの比率が、0.26〜1.05の範囲内であることを特徴とする全固体電池を提供する。 In order to solve the above problems, in the present disclosure, a negative electrode body having a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer formed on the negative electrode current collector, and a positive electrode current collector and the positive electrode current collector are used. The positive electrode body having the formed positive electrode active material layer and the solid electrolyte layer formed between the negative electrode active material layer and the positive electrode active material layer are provided, and the negative electrode current collector is at least partially aluminum. A metal foil containing the above metal foil and a coat layer formed on the negative electrode active material layer side of the metal foil are included, and the coat layer contains a spherical carbon material and a resin, and also contains a fibrous carbon material. However, the present invention provides an all-solid-state battery characterized in that the ratio of the thickness of the coat layer to the thickness of the metal foil is in the range of 0.26 to 1.05.

本開示によれば、高温時におけるコート層の抵抗が高い全固体電池を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide an all-solid-state battery having a high resistance of a coat layer at a high temperature.

本開示の全固体電池の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the all-solid-state battery of this disclosure. 図1に示される負極体を示す概略断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows the negative electrode body shown in FIG. 比較対象の負極体を示す概略断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows the negative electrode body to compare. 実施例10の全固体電池の断面写真である。It is sectional drawing of the all-solid-state battery of Example 10. 比較例13の全固体電池の断面写真である。It is sectional drawing of the all-solid-state battery of the comparative example 13. 実施例10および比較例13で得られた全固体電池の充放電測定の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of charge / discharge measurement of the all-solid-state battery obtained in Example 10 and Comparative Example 13. 実施例10および比較例13で得られた全固体電池のエネルギー密度(Wh/kg)を比較したグラフである。6 is a graph comparing the energy densities (Wh / kg) of the all-solid-state batteries obtained in Example 10 and Comparative Example 13.

以下、本開示の全固体電池について、詳細に説明する。 Hereinafter, the all-solid-state battery of the present disclosure will be described in detail.

本開示の全固体電池は、負極集電体および上記負極集電体上に形成された負極活物質層を有する負極体と、正極集電体および上記正極集電体上に形成された正極活物質層を有する正極体と、上記負極活物質層および上記正極活物質層の間に形成された固体電解質層と、を備え、上記負極集電体は、少なくとも一部にアルミニウムを含有する金属箔と、上記金属箔の上記負極活物質層側に形成されたコート層を含み、上記コート層が、球状の炭素材料および樹脂を含有し、かつ繊維状の炭素材料を含有しておらず、上記金属箔の厚さに対する上記コート層の厚さの比率が、0.26〜1.05の範囲内であることを特徴とする。 The all-solid-state battery of the present disclosure includes a negative electrode body having a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer formed on the negative electrode current collector, and a positive electrode active body formed on the positive electrode current collector and the positive electrode current collector. The negative electrode current collector includes a positive electrode body having a material layer and a solid electrolyte layer formed between the negative electrode active material layer and the positive electrode active material layer, and the negative electrode current collector is a metal foil containing at least a part of aluminum. And the coating layer formed on the negative electrode active material layer side of the metal foil, the coating layer contains a spherical carbon material and a resin, and does not contain a fibrous carbon material. The ratio of the thickness of the coat layer to the thickness of the metal foil is in the range of 0.26 to 1.05.

本開示の全固体電池について、図面を参照して説明する。図1は本開示の全固体電池の一例を示す概略断面図である。図2は図1に示される負極体を示す概略断面図であり、図3は比較対象の負極体を示す概略断面図である。 The all-solid-state battery of the present disclosure will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the all-solid-state battery of the present disclosure. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the negative electrode body shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the negative electrode body to be compared.

本開示の全固体電池100は、図1に示されるように、負極集電体10および負極活物質層20を含む負極体30と、正極集電体50および正極活物質層60を含む正極体70と、負極活物質層20および正極活物質層60の間に形成された固体電解質層40と、を有する。 As shown in FIG. 1, the all-solid-state battery 100 of the present disclosure includes a negative electrode body 30 including a negative electrode current collector 10 and a negative electrode active material layer 20, and a positive electrode body including a positive electrode current collector 50 and a positive electrode active material layer 60. It has a 70 and a solid electrolyte layer 40 formed between the negative electrode active material layer 20 and the positive electrode active material layer 60.

図1に示される負極体30において、負極集電体10は、図2に示されるように、アルミニウム箔12およびアルミニウム箔12上に形成されたコート層14を含む。コート層14は、球状の炭素材料2、樹脂4、および無機フィラー6を含有する。コート層14は、繊維状の炭素材料を含有しておらず、球状の炭素材料2および無機フィラー6が樹脂4に分散されて混在した態様を有する。負極活物質層20は、コート層14上に形成されている。 In the negative electrode body 30 shown in FIG. 1, the negative electrode current collector 10 includes an aluminum foil 12 and a coat layer 14 formed on the aluminum foil 12, as shown in FIG. The coat layer 14 contains a spherical carbon material 2, a resin 4, and an inorganic filler 6. The coat layer 14 does not contain the fibrous carbon material, and has an embodiment in which the spherical carbon material 2 and the inorganic filler 6 are dispersed and mixed in the resin 4. The negative electrode active material layer 20 is formed on the coat layer 14.

一方、比較対象の負極体30は、図3に示されるように、本開示の負極体30とは異なり、コート層14は、繊維状の炭素材料2´を含有する。 On the other hand, as shown in FIG. 3, the negative electrode body 30 to be compared is different from the negative electrode body 30 of the present disclosure, and the coat layer 14 contains the fibrous carbon material 2'.

図2や図3に示されるコート層14のように、炭素材料が樹脂に分散されて混在した態様を有するコート層は、温度上昇に伴う樹脂の膨張により炭素材料同士が引き離される作用が得られる場合には、電子伝導バスが切れる作用が得られる。これにより、コート層はPTC特性を有するものとなる。PTCとは、Positive Temperature Coefficientを意味し、温度上昇に伴って、抵抗が正の係数を持って変化する特性をいう。例えば全固体電池の温度が高くなった場合には、コート層が良好なPTC特性を発揮することにより、コート層の抵抗を上昇させることができる。 Like the coat layer 14 shown in FIGS. 2 and 3, the coat layer having an embodiment in which the carbon materials are dispersed and mixed in the resin has an action of separating the carbon materials from each other due to the expansion of the resin with the temperature rise. In some cases, the effect of cutting the electron conduction bus can be obtained. As a result, the coat layer has PTC characteristics. PTC means Positive Temperature Coefficient, and refers to a characteristic in which resistance changes with a positive coefficient as the temperature rises. For example, when the temperature of the all-solid-state battery becomes high, the resistance of the coat layer can be increased by exhibiting good PTC characteristics of the coat layer.

しかしながら、図3に示されるコート層14のように、炭素材料が繊維状であるコート層では、樹脂が膨張したとしても、炭素材料同士は引き離されにくいので、電子伝導パスが切れる作用は生じにくい。このため、例えば全固体電池の温度が高くなった場合、コート層が良好なPTC特性を発揮できず、コート層の抵抗を十分に上昇させることができないことがある。また、コート層の厚さによっても、コート層が良好なPTC特性を発揮できない場合がある。 However, in the coat layer in which the carbon material is fibrous like the coat layer 14 shown in FIG. 3, even if the resin expands, the carbon materials are not easily separated from each other, so that the action of cutting the electron conduction path is unlikely to occur. .. Therefore, for example, when the temperature of the all-solid-state battery becomes high, the coat layer may not exhibit good PTC characteristics, and the resistance of the coat layer may not be sufficiently increased. Further, depending on the thickness of the coat layer, the coat layer may not exhibit good PTC characteristics.

これに対して、図2に示されるコート層14のように、炭素材料が球状であるコート層では、樹脂が膨張した場合に炭素材料同士は引き離され易いので、電子伝導パスが切れる作用が生じ易い。さらに、金属箔の厚さに対するコート層の厚さの比率を特定の範囲内にすることで、コート層が良好なPTC特性を発揮しやすい。このため、例えば全固体電池の温度が高くなった場合に、コート層の抵抗を十分に上昇させることができる。したがって、本開示によれば、高温時におけるコート層の抵抗が高い全固体電池を提供することができる。以下、本開示の全固体電池について、構成ごとに説明する。 On the other hand, in the coat layer in which the carbon material is spherical like the coat layer 14 shown in FIG. 2, the carbon materials are easily separated from each other when the resin expands, so that the electron conduction path is cut. easy. Further, by setting the ratio of the thickness of the coat layer to the thickness of the metal foil within a specific range, the coat layer tends to exhibit good PTC characteristics. Therefore, for example, when the temperature of the all-solid-state battery becomes high, the resistance of the coat layer can be sufficiently increased. Therefore, according to the present disclosure, it is possible to provide an all-solid-state battery having a high resistance of the coat layer at a high temperature. Hereinafter, the all-solid-state battery of the present disclosure will be described for each configuration.

1.負極体
本開示における負極体は、負極集電体および負極活物質層を有する。
1. 1. Negative electrode body The negative electrode body in the present disclosure has a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer.

(1)負極集電体
負極集電体は、金属箔および金属箔上に形成されたコート層を含む。
(1) Negative electrode current collector The negative electrode current collector includes a metal foil and a coat layer formed on the metal foil.

a.コート層
コート層は、球状の炭素材料および樹脂を含有し、かつ繊維状の炭素材料を含有していない。また、コート層は、炭素材料として、球状の炭素材料のみを含有していてもよい。
a. Coat layer The coat layer contains a spherical carbon material and a resin, and does not contain a fibrous carbon material. Further, the coat layer may contain only a spherical carbon material as the carbon material.

ここで、球状の炭素材料とは、長径に対する短径の比率であるアスペクト比(短径/長径)が1/100以上である粒子状の炭素材料を意味する。球状の炭素材料には、例えば、真球状の炭素材料の他に楕円球状の炭素材料が含まれる。上記アスペクト比は、少なくとも100の炭素材料について、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)による画像解析により個々の炭素材料の短径/長径を求め、それらの算術平均した値(算術平均値)を意味する。 Here, the spherical carbon material means a particulate carbon material having an aspect ratio (minor axis / major axis) of 1/100 or more, which is the ratio of the minor axis to the major axis. The spherical carbon material includes, for example, an elliptical spherical carbon material in addition to the true spherical carbon material. For the above aspect ratio, for at least 100 carbon materials, the minor axis / major axis of each carbon material was obtained by image analysis using, for example, a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM), and the minor axis / major axis thereof was calculated and averaged. It means a value (arithmetic average value).

球状の炭素材料としては、中でも上記アスペクト比が1/50以上であるものが好ましく、特に上記アスペクト比が1/10以上であるものが好ましい。電子伝導パスが切れる作用が特に生じ易いからである。 As the spherical carbon material, a material having an aspect ratio of 1/50 or more is preferable, and a material having an aspect ratio of 1/10 or more is particularly preferable. This is because the action of cutting the electron conduction path is particularly likely to occur.

球状の炭素材料の平均一次粒径は、例えば、10nm〜20μmの範囲内である。ここで、平均一次粒子径は、例えば、SEM(走査型電子顕微鏡)等の電子顕微鏡を用いた画像解析に基づいて30個以上の一次粒子径(短径および長径の平均)を測定し、それらの算術平均として得られる値を採用することができる。 The average primary particle size of the spherical carbon material is, for example, in the range of 10 nm to 20 μm. Here, as the average primary particle diameter, for example, 30 or more primary particle diameters (average of minor axis and major axis) are measured based on image analysis using an electron microscope such as SEM (scanning electron microscope), and they are measured. The value obtained as the arithmetic mean of can be adopted.

球状の炭素材料としては、例えば、ファーネスブラック、カーボンブラック、活性炭、カーボン、炭素繊維、グラファイト等を挙げることができる。中でも、ファーネスブラック、カーボンブラック、カーボン、グラファイト等が好ましく。特にファーネスブラック、カーボンブラック等が好ましい。電子伝導パスが切れる作用が特に生じ易いからである。コート層における球状の炭素材料の含有量は、例えば、5体積%〜95体積%の範囲内であり、中でも5体積%〜90体積%の範囲内が好ましい。 Examples of the spherical carbon material include furnace black, carbon black, activated carbon, carbon, carbon fiber, graphite and the like. Of these, furnace black, carbon black, carbon, graphite and the like are preferable. In particular, furnace black, carbon black and the like are preferable. This is because the action of cutting the electron conduction path is particularly likely to occur. The content of the spherical carbon material in the coat layer is, for example, in the range of 5% by volume to 95% by volume, and more preferably in the range of 5% by volume to 90% by volume.

繊維状の炭素材料とは、長径に対する短径の比率であるアスペクト比(短径/長径)が1/100未満である炭素材料を意味する。上記アスペクト比は、少なくとも100の炭素材料について、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)による画像解析により個々の炭素材料の短径/長径を求め、それらの算術平均した値(算術平均値)を意味する。 The fibrous carbon material means a carbon material having an aspect ratio (minor axis / major axis) of less than 1/100, which is the ratio of the minor axis to the major axis. For the above aspect ratio, for at least 100 carbon materials, the minor axis / major axis of each carbon material was obtained by image analysis using, for example, a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM), and the minor axis / major axis thereof was calculated and averaged. It means a value (arithmetic average value).

繊維状の炭素材料としては、例えば、気相成長炭素繊維(VGCF)、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー等を挙げることができる。 Examples of the fibrous carbon material include gas phase grown carbon fibers (VGCF), carbon nanotubes, carbon nanofibers and the like.

コート層に含有される樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂等が挙げられる。コート層における樹脂の含有量は、例えば、5体積%〜90体積%の範囲内である。 Examples of the resin contained in the coat layer include thermoplastic resins and the like. The content of the resin in the coat layer is, for example, in the range of 5% by volume to 90% by volume.

コート層は、図2に示されるコート層14のように、無機フィラーをさらに含有していてもよい。全固体電池では、通常、厚さ方向に沿って拘束圧を付与しているため、拘束圧の影響を受けて樹脂が変形または流動し、良好なPTC特性を発揮できない場合がある。硬い無機フィラーを添加することで、拘束圧の影響を受けた場合であっても、良好なPTC特性を発揮できるからである。 The coat layer may further contain an inorganic filler as in the coat layer 14 shown in FIG. In an all-solid-state battery, a restraining pressure is usually applied along the thickness direction, so that the resin may be deformed or flowed under the influence of the restraining pressure, and good PTC characteristics may not be exhibited. This is because by adding a hard inorganic filler, good PTC characteristics can be exhibited even when affected by the restraining pressure.

無機フィラーとしては、例えば、金属酸化物、金属窒化物が挙げられる。金属酸化物としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、シリカ等が挙げられ、金属窒化物としては、例えば、窒化ケイ素が挙げられる。無機フィラーの平均粒径(D50)は、例えば、50nm〜5μmの範囲内である。また、コート層における無機フィラーの含有量は、例えば、50体積%以上である。一方、コート層における無機フィラーの含有量は、例えば、85体積%以下である。 Examples of the inorganic filler include metal oxides and metal nitrides. Examples of the metal oxide include alumina, zirconia, silica and the like, and examples of the metal nitride include silicon nitride. The average particle size (D 50 ) of the inorganic filler is, for example, in the range of 50 nm to 5 μm. The content of the inorganic filler in the coat layer is, for example, 50% by volume or more. On the other hand, the content of the inorganic filler in the coat layer is, for example, 85% by volume or less.

後述する金属箔の厚さに対するコート層の厚さの比率(コート層の厚さ/金属箔の厚さ)は、0.26〜1.05の範囲内である。金属箔の厚さに対するコート層の厚さの比率としては、中でも0.53〜0.78の範囲内が好ましい。コート層の厚さの比率が小さ過ぎると、樹脂の膨張が生じても、抵抗を十分に上昇させることができないおそれがあるからである。また、コート層の厚さの比率が大き過ぎると、抵抗を十分に上昇させることができないおそれがあるからである。 The ratio of the thickness of the coat layer (thickness of the coat layer / thickness of the metal foil) to the thickness of the metal foil described later is in the range of 0.26 to 1.05. The ratio of the thickness of the coat layer to the thickness of the metal foil is preferably in the range of 0.53 to 0.78. This is because if the ratio of the thickness of the coat layer is too small, the resistance may not be sufficiently increased even if the resin expands. Further, if the ratio of the thickness of the coat layer is too large, the resistance may not be sufficiently increased.

コート層の厚さとしては、3.9μm〜15.7μmの範囲内が好ましく、中でも8.0μm〜11.7μmの範囲内が好ましい。薄過ぎると、樹脂の膨張が生じても、抵抗を十分に上昇させることができないおそれがあるからである。また、厚過ぎても、抵抗を十分に上昇させることができないおそれがあるからである。 The thickness of the coat layer is preferably in the range of 3.9 μm to 15.7 μm, and more preferably in the range of 8.0 μm to 11.7 μm. This is because if it is too thin, the resistance may not be sufficiently increased even if the resin expands. Further, even if it is too thick, the resistance may not be sufficiently increased.

コート層の形成方法は、特に限定されないが、例えば、球状の炭素材料および樹脂を含有するスラリーを塗工する方法が挙げられる。スラリーは、さらに他の導電化材または無機フィラーを含有していても良い。 The method for forming the coat layer is not particularly limited, and examples thereof include a method of applying a slurry containing a spherical carbon material and a resin. The slurry may further contain other conductive materials or inorganic fillers.

b.金属箔
本開示における金属箔は、少なくとも一部にアルミニウムを含有する。
b. Metal Foil The metal foil in the present disclosure contains at least a part of aluminum.

金属箔としては、アルミニウム箔の他に、SUS、Cu、Ni、Fe、Ti、Co、もしくはZn等の金属箔、SUS、Cu、Ni、Fe、Ti、Co、もしくはZn等の金属とAlとのクラッド材を用いた箔、または金属表面にAlが被覆された箔等が挙げられる。金属箔としては、アルミニウム箔が好ましい。軽量である上に、導電性に優れており、コストや入手のし易さの面でも有利だからである。 As the metal foil, in addition to the aluminum foil, a metal foil such as SUS, Cu, Ni, Fe, Ti, Co, or Zn, a metal such as SUS, Cu, Ni, Fe, Ti, Co, or Zn, and Al. Examples thereof include a foil using the clad material of the above, and a foil having a metal surface coated with Al. As the metal foil, an aluminum foil is preferable. This is because it is lightweight, has excellent conductivity, and is advantageous in terms of cost and availability.

また、金属箔の厚さや形状等については、全固体電池の用途等に応じて適宜選択することが好ましい。金属箔の厚さは、例えば、5μm〜20μmの範囲内あり、中でも10μm〜15μmの範囲内が好ましい。 Further, it is preferable to appropriately select the thickness and shape of the metal foil according to the use of the all-solid-state battery and the like. The thickness of the metal foil is, for example, in the range of 5 μm to 20 μm, and more preferably in the range of 10 μm to 15 μm.

(2)負極活物質層
本開示における負極活物質層は、少なくとも負極活物質を含有する層であり、必要に応じて、固体電解質、導電化材、および結着材の少なくとも一つをさらに含有していてもよい。
(2) Negative electrode active material layer The negative electrode active material layer in the present disclosure is a layer containing at least a negative electrode active material, and further contains at least one of a solid electrolyte, a conductive material, and a binder, if necessary. You may be doing it.

負極活物質としては、金属イオンを吸蔵放出できるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、カーボン活物質、金属活物質、および酸化物活物質等を挙げることができる。負極活物質の形状は、例えば粒子状等にすることができる。また、負極活物質層における負極活物質の含有量は、特に限定されず、例えば40質量%以上100質量%以下とすることができる。 The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can occlude and release metal ions, and examples thereof include carbon active materials, metal active materials, and oxide active materials. The shape of the negative electrode active material can be, for example, particles. The content of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer is not particularly limited, and may be, for example, 40% by mass or more and 100% by mass or less.

固体電解質としては、例えば、硫化物固体電解質等の無機固体電解質を挙げることができる。固体電解質の形状としては、例えば粒子状を挙げることができる。粒子状の固体電解質の平均粒径(D50)は、例えば0.1μm〜50μmの範囲内であることが好ましい。負極活物質層における負極活物質および固体電解質の重量比(活物質/固体電解質)は、例えば、30/70〜85/15の範囲内である。 Examples of the solid electrolyte include an inorganic solid electrolyte such as a sulfide solid electrolyte. Examples of the shape of the solid electrolyte include particles. The average particle size (D 50 ) of the particulate solid electrolyte is preferably in the range of, for example, 0.1 μm to 50 μm. The weight ratio (active material / solid electrolyte) of the negative electrode active material and the solid electrolyte in the negative electrode active material layer is, for example, in the range of 30/70 to 85/15.

導電化材としては、例えば、アセチレンブラック(AB)、ケッチェンブラック(KB)、気相成長炭素繊維(VGCF)、カーボンナノチューブ(CNT)、カーボンナノファイバー(CNF)等の炭素材料を挙げることができる。導電化材の添加により、負極活物質層の電子伝導性を向上させることができる。結着材としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ブチレンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)等を挙げることができる。結着材の添加により、負極活物質層の成型性を向上させることができる Examples of the conductive material include carbon materials such as acetylene black (AB), Ketjen black (KB), gas phase growth carbon fiber (VGCF), carbon nanotube (CNT), and carbon nanofiber (CNF). can. By adding the conductive material, the electron conductivity of the negative electrode active material layer can be improved. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVDF), butylene rubber (BR), styrene-butadiene rubber (SBR) and the like. By adding a binder, the moldability of the negative electrode active material layer can be improved.

負極活物質層の厚さは、例えば、1μm〜100μmの範囲内である。 The thickness of the negative electrode active material layer is, for example, in the range of 1 μm to 100 μm.

2.正極体
本開示における正極体は、正極集電体および正極活物質層を有する。
2. 2. Positive electrode body The positive electrode body in the present disclosure has a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer.

(1)正極集電体
正極集電体は、正極活物質層の集電を行う機能を有するものである。
(1) Positive electrode current collector The positive electrode current collector has a function of collecting current from the positive electrode active material layer.

正極集電体の材料としては、例えば、SUS、Ni、Cr、Au、Pt、Al、Fe、Ti、Zn等を挙げることができる。正極集電体の表面には、Ni、Cr、C等のコート層が形成されていても良い。コート層は、例えば、めっき層であっても良く、蒸着層であっても良い。正極集電体の厚さや形状等については、全固体電池の用途等に応じて適宜選択することが好ましい。 Examples of the material of the positive electrode current collector include SUS, Ni, Cr, Au, Pt, Al, Fe, Ti, Zn and the like. A coat layer of Ni, Cr, C or the like may be formed on the surface of the positive electrode current collector. The coat layer may be, for example, a plating layer or a thin-film deposition layer. It is preferable to appropriately select the thickness, shape, etc. of the positive electrode current collector according to the application of the all-solid-state battery.

(2)正極活物質層
正極活物質層は、少なくとも正極活物質を含有する層であり、必要に応じて、固体電解質、導電化材、および結着材の少なくとも一つを含有していても良い。
(2) Positive Electrode Active Material Layer The positive electrode active material layer is a layer containing at least a positive electrode active material, and may contain at least one of a solid electrolyte, a conductive material, and a binder, if necessary. good.

正極活物質の種類としては、特に限定されないが、例えば、酸化物活物質、硫化物活物質等が挙げられる。正極活物質の形状は、例えば粒子状等にすることができる。また、正極活物質層における正極活物質の含有量は、特に限定されず、例えば40質量%以上99質量%以下とすることができる。 The type of the positive electrode active material is not particularly limited, and examples thereof include an oxide active material and a sulfide active material. The shape of the positive electrode active material can be, for example, particles. The content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is not particularly limited, and may be, for example, 40% by mass or more and 99% by mass or less.

正極活物質層に用いられる固体電解質、導電化材、および結着材については、上記「1.負極体 (2)負極活物質層」の項目に記載した内容と同様である。正極活物質層の厚さは、例えば、1μm〜100μmの範囲内である。 The solid electrolyte, the conductive material, and the binder used for the positive electrode active material layer are the same as those described in the above item “1. Negative electrode body (2) Negative electrode active material layer”. The thickness of the positive electrode active material layer is, for example, in the range of 1 μm to 100 μm.

3.固体電解質層
本開示における固体電解質層は、正極活物質層および負極活物質層の間に形成される層である。固体電解質層は、少なくとも固体電解質を含有する層であり、必要に応じて、結着材をさらに含有していてもよい。固体電解質層は、硫化物固体電解質を含有することが好ましい。固体電解質および結着材については、上記「1.負極体 (2)負極活物質層」の項目に記載した内容と同様である。
3. 3. Solid Electrolyte Layer The solid electrolyte layer in the present disclosure is a layer formed between a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer. The solid electrolyte layer is a layer containing at least a solid electrolyte, and may further contain a binder, if necessary. The solid electrolyte layer preferably contains a sulfide solid electrolyte. The solid electrolyte and the binder are the same as those described in the above item “1. Negative electrode body (2) Negative electrode active material layer”.

固体電解質層に含まれる固体電解質の割合は、例えば、10体積%〜100体積%の範囲内である。固体電解質層の厚さは、例えば、0.1μm〜1000μmの範囲内である。また、固体電解質層の形成方法としては、例えば、固体電解質を圧縮成形する方法等を挙げることができる。 The proportion of the solid electrolyte contained in the solid electrolyte layer is, for example, in the range of 10% by volume to 100% by volume. The thickness of the solid electrolyte layer is, for example, in the range of 0.1 μm to 1000 μm. Moreover, as a method of forming a solid electrolyte layer, for example, a method of compression molding a solid electrolyte and the like can be mentioned.

4.全固体電池
本開示の全固体電池においては、例えばSUS製電池ケース等の任意の電池ケースを用いることができる。本開示の全固体電池は、一次電池であってもよく、二次電池であってもよいが、二次電池であることが好ましい。繰り返し充放電でき、例えば車載用電池として有用だからである。全固体電池の形状としては、例えば、コイン型、ラミネート型、円筒型および角型等を挙げることができる。
4. All-solid-state battery In the all-solid-state battery of the present disclosure, any battery case such as a SUS battery case can be used. The all-solid-state battery of the present disclosure may be a primary battery or a secondary battery, but is preferably a secondary battery. This is because it can be repeatedly charged and discharged and is useful as an in-vehicle battery, for example. Examples of the shape of the all-solid-state battery include a coin type, a laminated type, a cylindrical type, a square type, and the like.

なお、本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本開示の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本開示の技術的範囲に包含される。 The present disclosure is not limited to the above embodiment. The above embodiment is an example, and any one having substantially the same structure as the technical idea described in the claims of the present disclosure and having the same effect and effect is the present invention. Included in the technical scope of the disclosure.

以下に実施例を示して、本開示をさらに具体的に説明する。 The present disclosure will be described in more detail with reference to Examples below.

[実施例1]
炭素材料として、平均一次粒径が66nmのファーネスブラック(東海カーボン製)を準備した。樹脂として、PVDF(株式会社クレハ製KFポリマーL#9130)を準備した。
[Example 1]
As a carbon material, furnace black (manufactured by Tokai Carbon) having an average primary particle size of 66 nm was prepared. PVDF (KF polymer L # 9130 manufactured by Kureha Corporation) was prepared as a resin.

炭素材料と樹脂とを炭素材料:樹脂=92:8の体積比で混合した。その後、得られた混合物およびN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を容器に入れ、超音波ホモジナイザーを用いて混練することで、コート層用スラリーを得た。 The carbon material and the resin were mixed in a volume ratio of carbon material: resin = 92: 8. Then, the obtained mixture and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) were placed in a container and kneaded using an ultrasonic homogenizer to obtain a slurry for a coat layer.

アプリケーターを使用して、ブレード法によって、コート層用スラリーを、厚さ15μmのアルミニウム箔(金属箔)上に塗工した。これを、定置乾燥炉で1時間にわたって100℃で乾燥させ、アルミニウム箔上に厚さ3.9μmのコート層を形成した。これにより、コート層付きアルミニウム箔を負極集電体として作製した。 Using an applicator, the coat layer slurry was applied onto an aluminum foil (metal foil) having a thickness of 15 μm by the blade method. This was dried at 100 ° C. for 1 hour in a stationary drying oven to form a 3.9 μm-thick coat layer on the aluminum foil. As a result, an aluminum foil with a coated layer was produced as a negative electrode current collector.

[実施例2〜9]
実施例2〜9では、コート層を形成する際に厚さを5.0μm、6.1μm、6.7μm、8.0μm、10.1μm、11.7μm、13.8μm、および15.7μmとした点を除いて、実施例1と同様にコート層付きアルミニウム箔を負極集電体として作製した。
[Examples 2 to 9]
In Examples 2 to 9, the thicknesses of 5.0 μm, 6.1 μm, 6.7 μm, 8.0 μm, 10.1 μm, 11.7 μm, 13.8 μm, and 15.7 μm were set when forming the coat layer. An aluminum foil with a coated layer was produced as a negative electrode current collector in the same manner as in Example 1.

[比較例1]
コート層用スラリーを得る際に炭素材料と樹脂とを炭素材料:樹脂=20:80の体積比で混合した点およびコート層を形成する際に厚さを0.3μmとした点を除いて、実施例1と同様にコート層付きアルミニウム箔を負極集電体として作製した。
[Comparative Example 1]
Except for the fact that the carbon material and the resin were mixed in a volume ratio of carbon material: resin = 20:80 when the slurry for the coat layer was obtained, and the thickness was 0.3 μm when the coat layer was formed. An aluminum foil with a coated layer was produced as a negative electrode current collector in the same manner as in Example 1.

[比較例2〜比較例5]
比較例2〜比較例5では、コート層を形成する際に厚さを、それぞれ1.5μm、2.1μm、3.0μm、および17.9μmとした点を除いて、実施例1と同様にコート層付きアルミニウム箔を負極集電体として作製した。
[Comparative Example 2 to Comparative Example 5]
Comparative Examples 2 to 5 are the same as in Example 1 except that the thicknesses of the coat layer are 1.5 μm, 2.1 μm, 3.0 μm, and 17.9 μm, respectively. An aluminum foil with a coated layer was produced as a negative electrode current collector.

[比較例6]
炭素材料として、平均一次粒径が66nmのファーネスブラック(東海カーボン製)およびVGCFを、ファーネスブラック:VGCF=73:27の体積比で混合した物を準備した。樹脂として、PVDF(株式会社クレハ製KFポリマーL#9130)を準備した。
[Comparative Example 6]
As a carbon material, a mixture of furnace black (manufactured by Tokai Carbon) having an average primary particle size of 66 nm and VGCF in a volume ratio of furnace black: VGCF = 73: 27 was prepared. PVDF (KF polymer L # 9130 manufactured by Kureha Corporation) was prepared as a resin.

炭素材料と樹脂とをファーネスブラック:VGCF:樹脂=67:25:8の体積比で混合した。その後、得られた混合物およびN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を容器に入れ、超音波ホモジナイザーを用いて混練することで、コート層用スラリーを得た。 The carbon material and the resin were mixed in a volume ratio of furnace black: VGCF: resin = 67: 25: 8. Then, the obtained mixture and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) were placed in a container and kneaded using an ultrasonic homogenizer to obtain a slurry for a coat layer.

アプリケーターを使用して、ブレード法によって、コート層用スラリーを、厚さ15μmのアルミニウム箔(金属箔)上に塗工した。これを、定置乾燥炉で1時間にわたって100℃で乾燥させ、アルミニウム箔上に厚さ2.4μmのコート層を形成した。これにより、コート層付きアルミニウム箔を負極集電体として作製した。 Using an applicator, the coat layer slurry was applied onto an aluminum foil (metal foil) having a thickness of 15 μm by the blade method. This was dried at 100 ° C. for 1 hour in a stationary drying oven to form a coat layer having a thickness of 2.4 μm on the aluminum foil. As a result, an aluminum foil with a coated layer was produced as a negative electrode current collector.

[比較例7〜12]
比較例7〜12では、コート層を形成する際に厚さを4.5μm、6.0μm、8.0μm、11.5μm、20.5μm、および22.0μmとした点を除いて、比較例6と同様にコート層付きアルミニウム箔を作負極集電体として製した。
[Comparative Examples 7 to 12]
In Comparative Examples 7 to 12, the comparative examples were made except that the thicknesses were 4.5 μm, 6.0 μm, 8.0 μm, 11.5 μm, 20.5 μm, and 22.0 μm when the coat layer was formed. Similar to No. 6, an aluminum foil with a coated layer was produced as a negative electrode current collector.

[評価(抵抗測定)]
実施例1〜9および比較例1〜12で得られた負極集電体を直径11.28mmの円形(1cm)に打ち抜き、同径の円柱状端子で挟持し、端子間を10MPaで拘束した。負極集電体を挟持した端子ごとに、恒温槽内に設置して25℃まで昇温した後に1時間保持した。その後、端子間に1mAの定電流通電を行い、端子間の電圧を測定し、抵抗値を算出した。また、負極集電体を挟持した端子ごとに、恒温槽内に設置して200℃まで昇温した後に1時間保持した。その後、端子間に1mAの定電流通電を行い、端子間の電圧を測定し、抵抗値を算出した。結果を表1に示す。
[Evaluation (resistance measurement)]
The negative electrode current collectors obtained in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 12 were punched into a circle (1 cm 2 ) having a diameter of 11.28 mm, sandwiched between columnar terminals having the same diameter, and the terminals were constrained at 10 MPa. .. Each terminal sandwiching the negative electrode current collector was placed in a constant temperature bath, heated to 25 ° C., and then held for 1 hour. After that, a constant current of 1 mA was applied between the terminals, the voltage between the terminals was measured, and the resistance value was calculated. Further, each terminal sandwiching the negative electrode current collector was installed in a constant temperature bath, heated to 200 ° C., and then held for 1 hour. After that, a constant current of 1 mA was applied between the terminals, the voltage between the terminals was measured, and the resistance value was calculated. The results are shown in Table 1.

Figure 0006988683
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表1に示すように、実施例1〜9は、200℃1時間加熱後の直流抵抗が比較例1〜12と比較して大きくなった。 As shown in Table 1, in Examples 1 to 9, the DC resistance after heating at 200 ° C. for 1 hour was larger than that in Comparative Examples 1 to 12.

[実施例10]
(負極体の作製)
実施例5と同様にコート層付きアルミニウム箔を負極集電体として作製した。
[Example 10]
(Manufacturing of negative electrode body)
An aluminum foil with a coated layer was produced as a negative electrode current collector in the same manner as in Example 5.

負極活物質として、グラファイト(三菱化学社製)を準備した。 Graphite (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was prepared as the negative electrode active material.

LiS(日本化学工業製)、P(アルドリッチ製)およびLiBr(日宝化学製)を出発原料とした。モル比で、20LiBr・80(0.75LiS・0.25P)となるように、各材料をメノウ乳鉢で5分混合した。その混合物2gを遊星型ボールミルの容器(45cc、ZrO製)に投入し、脱水ヘプタン(水分量30ppm以下、4g)を投入し、さらにZrOボール(φ=5mm、53g)を投入し、容器を完全に密閉した。この容器を遊星型ボールミル機(フリッチュ製P7)に取り付け、台盤回転数500rpmで、2時間メカニカルミリングを行った。その後、110℃で1時間乾燥することによりヘプタンを除去し、硫化物固体電解質(硫化物ガラス)を得た。 The starting materials were Li 2 S (manufactured by Nippon Chemical Industrial Co., Ltd.), P 2 S 5 (manufactured by Aldrich) and LiBr (manufactured by Nippoh Chemicals). Each material was mixed in an agate mortar for 5 minutes so that the molar ratio was 20 LiBr · 80 (0.75Li 2 S · 0.25P 2 S 5). 2 g of the mixture is put into a container of a planetary ball mill (45 cc, manufactured by ZrO 2 ), dehydrated heptane (water content of 30 ppm or less, 4 g) is put into it, and ZrO 2 balls (φ = 5 mm, 53 g) are put into the container. Was completely sealed. This container was attached to a planetary ball mill machine (P7 manufactured by Fritsch), and mechanical milling was performed for 2 hours at a base rotation speed of 500 rpm. Then, heptane was removed by drying at 110 ° C. for 1 hour to obtain a sulfide solid electrolyte (sulfide glass).

負極活物質と、硫化物固体電解質と、結着剤(PVDF)と、導電化剤(VGCF)とを、負極活物質:硫化物固体電解質:結着剤:導電化剤=100:77.6:2:8の重量比で混合した。その後、得られた混合物および分散媒(酢酸ブチル)を容器に入れ、超音波ホモジナイザーを用いて混練することで、負極用スラリーを得た。 Negative electrode active material, sulfide solid electrolyte, binder (PVDF), conductive agent (VGCF), negative electrode active material: sulfide solid electrolyte: binder: conductive agent = 100: 77.6 The mixture was mixed in a weight ratio of 2: 8. Then, the obtained mixture and the dispersion medium (butyl acetate) were placed in a container and kneaded using an ultrasonic homogenizer to obtain a slurry for a negative electrode.

アプリケーターを使用して、ブレード法によって、負極用スラリーを、コート層付きアルミニウム箔におけるコート層上に塗工した。これを、ホットプレート上で30分間にわたって100℃で乾燥させ、コート層付きアルミニウム箔のコート層上に負極活物質層を形成した。 Using an applicator, the negative electrode slurry was applied onto the coated layer of the coated aluminum foil by the blade method. This was dried on a hot plate at 100 ° C. for 30 minutes to form a negative electrode active material layer on the coated layer of the aluminum foil with a coated layer.

コート層付きアルミニウム箔および負極活物質層を、負極集電体、コート層、および負極活物質層の順で積層した積層体をロールプレス機にセットし、プレス線圧20kN/cm、プレス温度25℃でプレスし、負極体を得た。 A laminated body in which the aluminum foil with a coat layer and the negative electrode active material layer are laminated in the order of the negative electrode current collector, the coat layer, and the negative electrode active material layer is set in a roll press machine, and the press line pressure is 20 kN / cm and the press temperature is 25. Pressing at ° C to obtain a negative electrode body.

(正極体の作製)
正極活物質として、ニッケルコバルトマンガン酸リチウム(Li1+xNi1/3Co1/3Mn1/3)を準備した。負極体の作製に用いられた硫化物固体電解質と同様の硫化物固体電解質を準備した。
(Preparation of positive electrode body)
Lithium nickel cobalt manganate (Li 1 + x Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ) was prepared as the positive electrode active material. A sulfide solid electrolyte similar to the sulfide solid electrolyte used for producing the negative electrode body was prepared.

正極活物質の表面に、転動流動コーティング装置(パウレック社製、MP01)を用いて、LiNbOであるコート層(平均厚さ10nm)を形成した。
そして、正極活物質と、硫化物固体電解質と、結着剤(PVDF)と、導電化剤(VGCF)とを、正極活物質:硫化物固体電解質:結着剤:導電化剤=100:12:1.5:1.5の重量比で混合した。その後、得られた混合物および分散媒(酢酸ブチル)を容器に入れ、超音波ホモジナイザーを用いて混練することで、正極用スラリーを得た。
A coat layer (average thickness 10 nm) of LiNbO 3 was formed on the surface of the positive electrode active material by using a rolling flow coating device (MP01, manufactured by Paulek Co., Ltd.).
Then, the positive electrode active material, the sulfide solid electrolyte, the binder (PVDF), and the conductive agent (VGCF) are used, and the positive electrode active material: sulfide solid electrolyte: binder: conductive agent = 100: 12. The mixture was mixed in a weight ratio of: 1.5: 1.5. Then, the obtained mixture and the dispersion medium (butyl acetate) were placed in a container and kneaded using an ultrasonic homogenizer to obtain a slurry for a positive electrode.

アプリケーターを使用して、ブレード法によって、正極用スラリーを、正極集電体としてのアルミニウム箔上に塗工した。これを、ホットプレート上で30分間にわたって100℃で乾燥させ、正極集電体上に正極活物質層を形成した。 Using an applicator, the positive electrode slurry was applied onto an aluminum foil as a positive electrode current collector by the blade method. This was dried on a hot plate at 100 ° C. for 30 minutes to form a positive electrode active material layer on the positive electrode current collector.

正極集電体および正極活物質層をこの順で積層した積層体をロールプレス機にセットし、プレス線圧20kN/cm、プレス温度25℃でプレスし、正極体を得た。
なお、正極体の面積が負極体の面積より小さくなるように、正極体および負極体を作製した。正極体および負極体の面積比は、1.00:1.08であった。
A laminated body in which a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer were laminated in this order was set in a roll press machine and pressed at a press line pressure of 20 kN / cm and a press temperature of 25 ° C. to obtain a positive electrode body.
The positive electrode body and the negative electrode body were manufactured so that the area of the positive electrode body was smaller than the area of the negative electrode body. The area ratio of the positive electrode body and the negative electrode body was 1.00: 1.08.

(固体電解質層の作製)
負極体および正極体の作製に用いられた硫化物固体電解質と同様の硫化物固体電解質を準備した。
(Preparation of solid electrolyte layer)
A sulfide solid electrolyte similar to the sulfide solid electrolyte used for producing the negative electrode body and the positive electrode body was prepared.

硫化物固体電解質、分散媒(ヘプタン)、および結着剤(BR系バインダーのヘプタン溶液、5質量%)を含有する電解質合材を、ポリプロピレン(PP)製の容器に入れた。これを、超音波分散装置(エスエムテー社製、型式:UH−50)で30秒間にわたって撹拌し、かつ振盪器(柴田科学株式会社製、型式:TTM−1)で30分間にわたって振盪することによって、固体電解質スラリーを調製した。 An electrolyte mixture containing a sulfide solid electrolyte, a dispersion medium (heptane), and a binder (a heptane solution of a BR-based binder, 5% by mass) was placed in a polypropylene (PP) container. This is stirred with an ultrasonic disperser (manufactured by SMT, model: UH-50) for 30 seconds, and shaken with a shaker (manufactured by Shibata Scientific Technology, model: TTM-1) for 30 minutes. A solid electrolyte slurry was prepared.

アプリケーターを使用して、ブレード法によって、固体電解質スラリーを、剥離シートとしてのアルミニウム箔上に塗工した。これを、ホットプレート上で30分間にわたって100℃で乾燥させ、剥離シートおよび固体電解質層を有する転写シートを得た。 Using an applicator, the solid electrolyte slurry was applied onto the aluminum foil as a release sheet by the blade method. This was dried on a hot plate at 100 ° C. for 30 minutes to obtain a release sheet and a transfer sheet having a solid electrolyte layer.

(全固体電池の作製)
正極体と、固体電解質層を有する負極体とを、正極体の正極活物質層と、固体電解質層とが対向するように積層した。この積層体を平面一軸プレス機にセットし、プレス線圧200MPa、プレス温度120℃で、1分間にわたってプレスした。これによって、全固体電池を得た。該全固体電池の断面写真を図4に示す。
(Manufacturing of all-solid-state battery)
The positive electrode body and the negative electrode body having the solid electrolyte layer were laminated so that the positive electrode active material layer of the positive electrode body and the solid electrolyte layer faced each other. This laminate was set in a flat uniaxial press machine and pressed at a press line pressure of 200 MPa and a press temperature of 120 ° C. for 1 minute. This gave an all-solid-state battery. A cross-sectional photograph of the all-solid-state battery is shown in FIG.

[比較例13]
コート層付きアルミニウム箔の代わりに厚さ15μmの銅箔(金属箔)を負極集電体として準備した点を除いて、実施例10と同様に、負極体、正極体、および固体電解質層を作製した。その上で、実施例10と同様に、これらを積層した積層体をプレスすることにより、全固体電池を得た。該全固体電池の断面写真を図5に示す。
[Comparative Example 13]
A negative electrode body, a positive electrode body, and a solid electrolyte layer were prepared in the same manner as in Example 10, except that a copper foil (metal foil) having a thickness of 15 μm was prepared as the negative electrode current collector instead of the aluminum foil with a coated layer. did. Then, in the same manner as in Example 10, the laminated body in which these were laminated was pressed to obtain an all-solid-state battery. A cross-sectional photograph of the all-solid-state battery is shown in FIG.

[評価(充放電測定)]
実施例10および比較例13で得られた全固体電池を用いて、充放電測定を行った。初めに、コンディショニングとして0.1CレートでCCCV充電にて4.55Vにした後に1CレートでCCCV放電にて3.0Vにした。その後の充放電では、1/3CレートにてCCCV充放電した。電圧範囲は3.0−4.35V、測定温度は25Cとした。その結果を図6に示す。
[Evaluation (charge / discharge measurement)]
Charge / discharge measurements were performed using the all-solid-state batteries obtained in Example 10 and Comparative Example 13. First, as conditioning, it was adjusted to 4.55V by CCCV charging at 0.1C rate, and then 3.0V by CCCV discharge at 1C rate. In the subsequent charge / discharge, CCCV was charged / discharged at a 1/3 C rate. The voltage range was 3.0-4.35V and the measurement temperature was 25C. The results are shown in FIG.

図6に示すように、実施例10で得られた全固体電池は、比較例13で得られた全固体電池と同等の性能を有する。すなわち、銅箔よりも軽いコート層付きアルミニウム箔を負極集電体として用いる全固体電池は、銅箔を負極集電体として用いる全固体電池と同等の性能を有する。負極集電体の単位重量当たりの電池のエネルギー密度(Wh/kg)を、コート層付きアルミニウム箔および銅箔で比較した結果を図7に示す。 As shown in FIG. 6, the all-solid-state battery obtained in Example 10 has the same performance as the all-solid-state battery obtained in Comparative Example 13. That is, an all-solid-state battery using an aluminum foil with a coated layer, which is lighter than a copper foil, as a negative electrode current collector has the same performance as an all-solid-state battery using a copper foil as a negative electrode current collector. FIG. 7 shows the results of comparing the energy density (Wh / kg) of the battery per unit weight of the negative electrode current collector between the aluminum foil with the coated layer and the copper foil.

30 … 負極体
10 … 負極集電体
12 … アルミニウム箔
14 … コート層
2 … 球状の炭素材料
2´ … 繊維状の炭素材料
4 … 樹脂
6 … 無機フィラー
30 ... Negative electrode body 10 ... Negative electrode current collector 12 ... Aluminum foil 14 ... Coat layer 2 ... Spherical carbon material 2'... Fibrous carbon material 4 ... Resin 6 ... Inorganic filler

Claims (1)

負極集電体および前記負極集電体上に形成された負極活物質層を有する負極体と、正極集電体および前記正極集電体上に形成された正極活物質層を有する正極体と、前記負極活物質層および前記正極活物質層の間に形成された固体電解質層と、を備え、
前記負極集電体は、少なくとも一部にアルミニウムを含有する金属箔と、前記金属箔の前記負極活物質層側に形成されたコート層を含み、
前記コート層が、球状の炭素材料および熱可塑性樹脂を含有し、かつ繊維状の炭素材料を含有しておらず、
前記球状の炭素材料は平均一次粒径が10nm以上66nm以下のファーネスブラックであり、
前記コート層における前記熱可塑性樹脂の含有量が5体積%以上8体積%以下であり、前記球状の炭素材料の含有量が92体積%以上95体積%以下であり、
前記金属箔の厚さに対する前記コート層の厚さの比率が、0.26〜1.05の範囲内であることを特徴とする全固体電池。
A negative electrode body having a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer formed on the negative electrode current collector, and a positive electrode body having a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer formed on the positive electrode current collector. A solid electrolyte layer formed between the negative electrode active material layer and the positive electrode active material layer is provided.
The negative electrode current collector includes a metal foil containing at least a part of aluminum and a coat layer formed on the negative electrode active material layer side of the metal foil.
The coat layer contains a spherical carbon material and a thermoplastic resin , and does not contain a fibrous carbon material.
The spherical carbon material is furnace black having an average primary particle size of 10 nm or more and 66 nm or less.
The content of the thermoplastic resin in the coat layer is 5% by volume or more and 8% by volume or less, and the content of the spherical carbon material is 92% by volume or more and 95% by volume or less.
An all-solid-state battery characterized in that the ratio of the thickness of the coat layer to the thickness of the metal foil is in the range of 0.26 to 1.05.
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