JP7099302B2

JP7099302B2 - 全固体電池用電極板

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Publication number: JP7099302B2
Application number: JP2018237158A
Authority: JP
Inventors: 雅人大野; 徳洋尾瀬; 和仁加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2022-07-12
Anticipated expiration: 2038-12-19
Also published as: JP2020098745A

Description

本開示は、全固体電池用電極板に関する。

リチウムイオン電池等の電池の分野において、電解液の代わりに固体電解質を使用する全固体電池の開発が行われている。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いる。全固体電池では、各層間の物理的な接触により導通をとっているため、各層が互いに接触するように配置される。
一方、電池の高電圧化及び高容量化等の要求に対し、多数の電池ユニットを積層した積層型電池の開発が行われている。積層型電池においては、積層された電池ユニット間の配置がずれると、電池性能が変動してしまうため、振動や衝撃等により各電池ユニットがずれないように固定されることが望ましい。

例えば、本出願人は、特許文献１に、２個以上の電池ユニットが積層されてなる全固体電池において、隣接して積層された２個の電池ユニット間を固定するために、一方の電池ユニットの表面にある集電体と、もう一方の電池ユニットの表面にある集電体又は活物質層とを、熱可塑性樹脂を用いて四隅で接着する接着手段を開示している。

一方、電解液を用いた非水電解液電池の分野では、例えば特許文献２に、集電体の少なくとも一方の面に、カーボンを含有したポリアミドイミド樹脂からなる接着層と、活物質層とを順に積層した電池用電極板が開示されている。特許文献３には、正極集電体上に直接正極合剤を塗布、乾燥することにより正極活物質層を設けた正極板、及び負極集電体上に直接負極合剤を塗布、乾燥することにより負極活物質層を設けた負極板が開示されている。

特開２０１７－２０４３７７号公報特開２００４－２７３１８１号公報特開２０１８－１８７６０号公報

しかしながら、従来の全固体電池においては、電池製造中や電池使用中に発生する異物が、集電体と電極活物質層との間に混入する恐れがある。異物が混入すると、異物除去工程や異物検査工程が必要となり、生産コスト増につながったり、工程内不良発生により歩留まりが悪化したりする場合がある。
本開示は、上記実情に鑑み、集電体と電極活物質層との間に異物が混入することを抑制できる全固体電池用電極板を提供することを目的とする。

本開示の全固体電池用電極板は、集電体と、電極活物質層と、前記集電体と前記電極活物質層とを接着する接着剤部とを有し、
前記接着剤部が、互いに接着する前記集電体と前記電極活物質層との重複領域の外周全体に沿った前記重複領域の端部に少なくとも存在することを特徴とする。

本開示によれば、互いに接着する集電体と電極活物質層との重複領域の外周全体に沿った前記重複領域の端部が、接着剤部により接着されていることにより、集電体と電極活物質層との間に異物が混入することを抑制することができる。

本開示の全固体電池用電極板の製造方法の一例を説明する概略図である。本開示の全固体電池用電極板を用いた全固体電池の製造方法の一例を説明する概略図である。

特許文献１の全固体電池は、集電体と電極活物質層とが四隅で接着されており、部分的な接着のため、接着されていない集電体と電極活物質層との間に隙間が生じやすく、電池製造中や電池使用中に生じる電極粉や、集電体に用いられる金属箔のバリが脱落して生じる金属片等の異物が、集電体と電極活物質層との間に生じた隙間に混入する恐れがある。
それに対し、本開示の全固体電池用電極板は、接着剤部により、集電体と電極活物質層との重複領域の外周全体に沿った前記重複領域の端部が少なくとも接着されているため、互いに接着する集電体と電極活物質層との間に隙間が生じ難く、集電体と電極活物質層との間に異物が混入することが抑制される。

本開示の全固体電池用電極板において、前記接着剤部により互いに接着する集電体と電極活物質層との組み合わせとしては、正極集電体と正極活物質層との組み合わせ、及び負極集電体と負極活物質層との組み合わせが挙げられる。
本開示の全固体電池用電極板の実施形態としては、例えば、
（ｉ）正極集電体と、正極活物質層と、前記正極集電体と前記正極活物質層とを接着する接着剤部とを有し、
前記接着剤部が、互いに接着する前記正極集電体と前記正極活物質層との重複領域の外周全体に沿った前記重複領域の端部に少なくとも存在する、全固体電池用電極板、
（ｉｉ）負極集電体と、負極活物質層と、前記負極集電体と前記負極活物質層とを接着する接着剤部とを有し、
前記接着剤部が、互いに接着する前記負極集電体と前記負極活物質層との重複領域の外周全体に沿った前記重複領域の端部に少なくとも存在する、全固体電池用電極板、及び、
（ｉｉｉ）正極集電体と、正極活物質層と、前記正極集電体と前記正極活物質層とを接着する接着剤部と、負極集電体と、負極活物質層と、前記負極集電体と前記負極活物質層とを接着する接着剤部とを有し、
前記正極集電体と前記正極活物質層とを接着する接着剤部が、互いに接着する前記正極集電体と前記正極活物質層との重複領域の外周全体に沿った前記重複領域の端部に少なくとも存在し、
前記負極集電体と前記負極活物質層とを接着する接着剤部が、互いに接着する前記負極集電体と前記負極活物質層との重複領域の外周全体に沿った前記重複領域の端部に少なくとも存在する、全固体電池用電極板を挙げることができる。

１．集電体
本開示の全固体電池用電極板が有する集電体は、後述する電極活物質層の集電を行う機能を有するものであり、正極活物質層に対しては正極集電体を用い、負極活物質層に対しては負極集電体を用いる。

（１－１）正極集電体
正極集電体は、後述する正極活物質層の集電を行う機能を有するものであり、全固体電池の正極集電体として使用可能な公知のものを適宜選択して用いることができ、特に限定はされない。
前記正極集電体の材料としては、例えば、ＳＵＳ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｎ等の金属を挙げることができる。

前記正極集電体は、前記金属を含有する金属箔の表面の少なくとも一部に、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃ（カーボン）等の導電助剤を含有するコート層を有するものであっても良い。前記コート層を有することにより、正極集電体の表面に不動態被膜が形成されて内部抵抗が増大することを抑制できる。
前記コート層は、少なくとも前記導電助剤を含有し、必要に応じて、結着剤等のその他の成分を更に含有していても良い。前記コート層が含有していても良い結着剤としては、例えば、後述する正極活物質層が含有していても良い結着剤と同様のものを挙げることができる。また、前記コート層は、前記導電助剤からなるめっき層又は蒸着層であっても良い。
前記コート層の具体例としては、例えば、導電助剤としてのＣ（カーボン）を１５質量％含有し、更に結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を８５質量％含有し、体積抵抗率が５×１０^３Ωｃｍのカーボンコート層を挙げることができる。
前記コート層の厚みは特に限定はされないが、内部抵抗の増大を抑制する点から、好ましくは１μｍ以上５０μｍ以下であり、例えば１０μｍ程度とすることができる。
前記コート層は、前記正極集電体の表面において、互いに接着する正極集電体と正極活物質層との重複領域内に配置されていることが、内部抵抗の増大を抑制しやすい点から好ましい。中でも、互いに接着する正極集電体と正極活物質層とが、後述する接着剤部を介さずに直接接触する部分を有する場合に、正極活物質層と直接接触する前記正極集電体の表面の少なくとも一部に、前記コート層を有することが好ましい。

（１－２）負極集電体
負極集電体は、後述する負極活物質層の集電を行う機能を有するものであり、全固体電池の負極集電体として使用可能な公知のものを適宜選択して用いることができ、特に限定はされない。
前記負極集電体の材料としては、例えば、ＳＵＳ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｚｎ等の金属を挙げることができる。

２．電極活物質層
本開示の全固体電池用電極板が有する電極活物質層は、正極活物質層及び負極活物質層から選ばれる少なくとも１種である。
（２－１）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し、必要に応じ、固体電解質、結着剤及び導電材等を更に含有していても良い。
前記正極活物質としては、コバルト酸リチウム等に代表される公知の正極活物質を適宜選択して用いることができる。

前記正極活物質層が含有していても良い固体電解質としては、例えば、Ｌｉ_２Ｓを含む原料組成物を用いてなる硫化物系固体電解質等の公知の固体電解質を適宜選択して用いることができる。Ｌｉ_２Ｓを含む硫化物系固体電解質としては、例えば、Ｌｉ_２ＳとＰ_２Ｓ_５との質量比（Ｌｉ_２Ｓ／Ｐ_２Ｓ_５）が０．５以上となるように、Ｌｉ_２Ｓ及びＰ_２Ｓ_５を混合して作製される硫化物系固体電解質を挙げることができる。具体的には例えば、質量比でＬｉ_２Ｓ：Ｐ_２Ｓ_５が７０：３０となるようにＬｉ_２Ｓ及びＰ_２Ｓ_５を混合して作製される硫化物系固体電解質が、イオン伝導性の点から好ましく用いられる。

前記正極活物質層が含有していても良い結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素含有樹脂等の公知の結着剤を適宜選択して用いることができる。
前記正極活物質層が含有していても良い導電材としては、例えば、ＶＧＣＦ（気相法炭素繊維）及びアセチレンブラック等の公知の導電材を適宜選択して用いることができる。

前記正極活物質層の厚みは、特に限定されないが、例えば、０．１μｍ以上１０００μｍ以下とすることができる。

（２－２）負極活物質層
負極活物質層は、少なくとも負極活物質を含有し、必要に応じ、固体電解質、結着剤及び導電材等を更に含有していても良い。
前記負極活物質としては、グラファイト等の公知の炭素系負極活物質、及びその他の公知の負極活物質の中から適宜選択して用いることができる。
前記負極活物質層が含有していても良い固体電解質、結着剤及び導電材としては、例えば、前記正極活物質層が含有していても良い固体電解質、結着剤及び導電材と同様のものを挙げることができる。
前記負極活物質層の厚みは、特に限定されないが、例えば、０．１μｍ以上１０００μｍ以下とすることができる。

３．電極体
前記集電体及び前記電極活物質層は、各々電極体の表面に形成されたものであっても良い。
前記正極活物質層を表面に有する電極体としては、例えば、前記正極活物質層と、固体電解質層と、前記負極活物質層と、前記負極集電体とがこの順に積層された層構成を有する電極体を挙げることができる。
前記正極集電体を表面に有する電極体としては、例えば、前記正極活物質層を表面に有する電極体の当該正極活物質層上に、後述する接着剤部を介して、前記正極集電体が積層された電極体を挙げることができる。
前記負極活物質層を表面に有する電極体としては、例えば、前記負極活物質層と、固体電解質層と、前記正極活物質層と、前記正極集電体がこの順に積層された層構成を有する電極体を挙げることができる。
前記負極集電体を表面に有する電極体としては、例えば、前記負極活物質層を表面に有する電極体の当該負極活物質層上に、後述する接着剤部を介して、前記負極集電体が積層された電極体を挙げることができる。

前記電極体が有する固体電解質層は、少なくとも固体電解質を含有する層であり、全固体電池に使用可能な公知の固体電解質層を適宜選択して用いることができる。前記固体電解質層が含有する固体電解質としては、例えば、前記正極活物質層が含有していても良い固体電解質と同様のものを挙げることができる。前記固体電解質層は、必要に応じて、結着剤等を更に含有していても良い。前記固体電解質層が含有していても良い結着剤としては、例えば、ブタジエンゴム（ＢＲ）等を挙げることができる。
前記固体電解質層の厚さは、固体電解質層が含有する固体電解質の種類や、電極体の構成等に応じて調整されるものであり、特に限定はされないが、例えば０．１μｍ以上１０００μｍ以下の範囲内とすることができ、０．１μｍ以上３００μｍ以下の範囲内であっても良い。

前記電極体の製造方法は、公知の方法を採用することができ、特に限定はされない。例えば、各層の原料となるスラリー又はペーストを塗布、乾燥した後、必要に応じてプレスすることにより各層を形成する塗工法、各層の原料となる粉末又はペレットをプレスすることにより各層を形成するプレス法、及びこれらを組み合わせた方法等を挙げることができる。

前記電極体の製造方法の一例として、両表面に正極活物質層を有する電極体の製造方法を以下に説明する。まず、少なくとも固体電解質を含有する固体電解質層用スラリーを、剥離シートの片面に塗布、乾燥することにより、剥離シートの片面に固体電解質層を有する固体電解質シートを作製する。一方、負極集電体の両面に、少なくとも負極活物質を含有する負極活物質層用スラリーを塗布、乾燥することにより、負極集電体の両面に負極活物質層を有する負極シートを作製する。次いで、固体電解質層と負極活物質層とが接触するように、前記負極シートの両面に前記固体電解質シートを積層し、例えば１０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下の範囲内の圧力、より具体的には例えば１００ＭＰａ程度の圧力でプレスすることにより、前記負極シートの両面に固体電解質層が転写された中間積層体１を得る。一方、少なくとも正極活物質を含有する正極活物質層用スラリーを、剥離シートの片面に塗布、乾燥することにより、剥離シートの片面に正極活物質層を有する正極シートを作製する。前記中間積層体１の両面にある剥離シートを剥離した後、固体電解質層と正極活物質層とが接触するように、前記中間積層体１の両面に前記正極シートを積層し、例えば１０ＭＰａ以上１００００ＭＰａ以下の範囲内の圧力、より具体的には例えば６００ＭＰａ程度の圧力でプレスし、両面の剥離シートを剥離することにより、後述する図２に示す電極体２０のような、両表面に正極活物質層を有する電極体を得ることができる。

前記電極体の製造方法の別の一例として、両表面に負極活物質層を有する電極体の製造方法としては、例えば、前記と同様に、剥離シートの片面に固体電解質層を有する固体電解質シートを作製し、一方、正極集電体の両面に、少なくとも正極活物質を含有する正極活物質層用スラリーを塗布、乾燥することにより、正極集電体の両面に正極活物質層を有する正極シートを作製する。次いで、固体電解質層と正極活物質層とが接触するように、前記正極シートの両面に前記固体電解質シートを積層し、例えば１０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下の範囲内の圧力、より具体的には例えば１００ＭＰａ程度の圧力でプレスすることにより、前記正極シートの両面に固体電解質層が転写された中間積層体２を得る。一方、少なくとも負極活物質を含有する負極活物質層用スラリーを、剥離シートの片面に塗布、乾燥することにより、剥離シートの片面に負極活物質層を有する負極シートを作製する。前記中間積層体２の両面にある剥離シートを剥離した後、固体電解質層と負極活物質層とが接触するように、前記中間積層体２の両面に前記負極シートを積層し、例えば１０ＭＰａ以上１００００ＭＰａ以下の範囲内の圧力、より具体的には例えば６００ＭＰａ程度の圧力でプレスし、両面の剥離シートを剥離することにより、両表面に負極活物質層を有する電極体を得ることができる。

前記電極体の製造に用いる負極シート及び正極シートにおいて、集電体上に電極活物質層を有するシートの場合は、剥離シート上に電極活物質層用スラリーを塗布、乾燥することにより形成した電極活物質層を、接着剤を配置した集電体上に積層した後、前記接着剤の種類に応じた手段で、前記集電体と前記電極活物質層とを接着させることにより、前記集電体と前記電極活物質層との間に後述する接着剤部を設けたものであっても良い。

４．接着剤部
本開示の全固体電池用電極板が有する接着剤部は、前記集電体と前記電極活物質層とを接着する部位であり、例えば接着剤の固化物からなる。
前記接着剤部は、互いに接着される前記集電体と前記電極活物質層との重複領域の外周全体に沿った前記重複領域の端部に少なくとも存在する。ここで、前記集電体と前記電極活物質層との重複領域とは、本開示の全固体電池用電極板を厚み方向に平面視したときに、互いに接着する前記集電体と前記電極活物質層とが重なり合う領域のことをいう。前記集電体と前記電極活物質層との重複領域の外周全体に沿った前記重複領域の端部は、特に限定はされないが、例えば、前記集電体と前記電極活物質層との重複領域の輪郭から、前記重複領域の中心に向かう一定の距離までの領域とすることができる。前記重複領域の端部は、例えば、前記重複領域の輪郭と、前記重複領域の輪郭を縮小した相似形とに囲まれる領域であっても良い。
また、前記接着剤部は、前記集電体と前記電極活物質層との重複領域の外周全体に沿った前記重複領域の端部にのみ存在していても良いし、前記重複領域の端部と、当該端部に囲まれた内部の少なくとも一部とに存在していても良いし、前記集電体と前記電極活物質層との重複領域全体に存在していても良い。中でも、内部抵抗の増大を抑制する点から、前記接着剤部は、前記集電体と前記電極活物質層との重複領域の外周全体に沿った前記重複領域の端部にのみ存在していることが好ましい。

前記接着剤部に用いられる接着剤としては、例えば、少なくとも接着性樹脂を含有し、必要に応じて導電性物質等を更に含有していても良い接着剤を挙げることができる。
前記接着剤としては、中でも、電池材料の劣化を抑制しながら接着する観点から、前記接着性樹脂として熱可塑性樹脂を含有する熱可塑性接着剤が好ましく、更に、電池材料の劣化温度未満に融点を有する熱可塑性樹脂を含有する熱可塑性接着剤が、接着時における電池材料の劣化を抑制しやすい点からより好ましい。
前記接着性樹脂は、公知のものを適宜選択して用いることができ、特に限定はされない。前記接着性樹脂に用いられる熱可塑性樹脂としては、例えば、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）及び低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）等のポリオレフィン系樹脂等を挙げることができる。前記接着性樹脂としては、中でも、接着力に優れ、適度な融点を有する点から、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）を好ましく用いることができる。

前記接着剤が含有していても良い導電性物質としては、例えば、カーボン粉末、及びアルミニウム粉末等の金属粉末等を挙げることができる。互いに接着する前記正極集電体と前記正極活物質層との重複領域全体に前記接着剤部が存在する場合は、前記接着剤部は、導電性物質を含有する接着剤の固化物であることが、前記正極集電体と前記正極活物質層との導通が良好になる点から好ましい。
前記導電性物質を含有する接着剤において、前記導電性物質の含有量は、特に限定はされないが、前記正極集電体と前記正極活物質層との導通を良好にする点及び電池抵抗の増加を抑制する点から、体積抵抗率が１０×１０^３Ωｃｍ以下となるように調整されることが好ましく、中でも、前記カーボンコート層と同等の体積抵抗率となるように調整されることが好ましい。
前記接着剤としては、市販品を用いても良く、例えば、接着剤又は粘着剤として市販されているものを適宜選択して用いても良い。

５．全固体電池用電極板の構成
本開示の全固体電池用電極板は、少なくとも前記集電体と、前記電極活物質層と、前記集電体と前記電極活物質層とを接着する前記接着剤部とを有するものであれば良い。本開示の全固体電池用電極板は、例えば、前記正極集電体と、前記正極活物質層と、前記正極集電体と前記正極活物質層とを接着する前記接着剤部とからなる電極板であっても良いし、前記負極集電体と、前記負極活物質層と、前記負極集電体と前記負極活物質層とを接着する前記接着剤部とからなる電極板であっても良い。或いは、本開示の全固体電池用電極板は、前記集電体又は前記集電体を表面に有する電極体と、前記電極活物質層を表面に有する電極体とを、前記接着剤部を介して接着したものであっても良い。ここで、前記集電体又は前記電極活物質層を表面に有する電極体が、前記集電体と、前記電極活物質層と、前記集電体と前記電極活物質層とを接着する前記接着剤部とを有するもの、すなわち、本開示の全固体電池用電極板を含む電極体であっても良い。

また、本開示の全固体電池用電極板は、電池ユニットを１つのみ有する全固体電池用であっても良いし、複数の電池ユニットを積層した積層型全固体電池用であっても良い。積層型全固体電池用である本開示の全固体電池用電極板は、集電体と、電極活物質層と、前記集電体と前記電極活物質層とを接着する接着剤部とを有する層構成を、１つのみ含むものであっても、複数含むものであっても良い。

６．全固体電池用電極板の製造方法
本開示の全固体電池用電極板の製造方法は、前述した本開示の全固体電池用電極板を得ることができる方法であれば特に限定はされないが、例えば、
前記接着剤を前記集電体の少なくとも一方の面に配置する工程と、
前記集電体上に、前記電極活物質層を表面に有する前記電極体を積層する工程と、
前記接着剤の種類に応じた手段で、前記集電体と前記電極活物質層とを接着させることにより、前記接着剤を、前記集電体と前記電極活物質層とを接着する前記接着剤部とする工程と、を有する製造方法を挙げることができる。

本開示の全固体電池用電極板の製造方法の一例として、前記（ｉ）の実施形態に係る本開示の全固体電池用電極板の製造方法の一例を、図１を参照して説明する。
図１に示す例においては、まず、正極集電体１０の少なくとも一方の面に接着剤３１を配置する。図１に示す正極集電体１０は、金属箔１１と、カーボンコート層１２とを有する。正極集電体１０において、点線で囲まれた領域は、正極集電体１０上に、正極活物質層２１を有する電極体２０を積層したときに、正極集電体１０と正極活物質層２１とが重複する重複領域Ａである。接着剤３１は、正極集電体１０の表面において、前記重複領域Ａの外周全体に沿った前記重複領域Ａの端部が少なくとも接着されるように配置される。次いで、予め準備しておいた少なくとも正極活物質層２１を表面に有する電極体２０の正極活物質層２１が、正極集電体１０の接着剤３１が配置された側の面と接するように、正極集電体１０上に電極体２０を積層する。その後、接着剤３１の種類に応じた手段で、正極集電体１０と正極活物質層２１とを接着させることにより、前記接着剤３１が、正極集電体１０と正極活物質層２１とを接着する接着剤部３０になり、正極集電体１０と、正極活物質層２１を有する電極体２０と、前記正極集電体１０と前記正極活物質層２１とを接着する接着剤部３０とを有する本開示の全固体電池用電極板４０を製造することができる。全固体電池用電極板４０が有する接着剤部３０は、互いに接着する正極集電体１０と正極活物質層２１との重複領域Ａの外周全体に沿った前記重複領域Ａの端部に少なくとも存在している。
なお、図示はしないが、正極活物質層の表面に接着剤を配置して、正極活物質層の前記接着剤が配置された側の面に正極集電体を積層し、正極集電体１０と正極活物質層２１とを接着させることにより、本開示の全固体電池用電極板を製造しても良い。

前記接着剤を前記集電体の少なくとも一方の面に配置する方法は、例えば、ペースト状の接着剤を塗布する方法、及び、フィルム乃至シート状の接着剤を貼り付ける方法等が挙げられる。フィルム乃至シート状の接着剤としては、具体的には例えば、両面テープ等が挙げられる。中でも、接着剤部の厚みを低減しやすく、プレスした際の圧力が均等にかかりやすい点から、ペースト状の接着剤を塗布する方法が好ましい。前記接着剤が、ペレットタイプ等の固体の熱可塑性接着剤の場合は、例えば、ホットメルト塗布機を用いて、加熱溶融させながら塗布することができる。溶剤を含有するペーストタイプの熱可塑性接着剤は、室温で塗布することが可能であり、塗布後、溶剤を乾燥することにより、固化させることができる。
前記接着剤を前記集電体上に配置する際は、前記集電体と前記電極活物質層との重複領域の外周全体に沿った前記重複領域の端部が少なくとも接着されるように配置する。

前記集電体上に、前記電極活物質層を表面に有する前記電極体を積層する工程においては、前記電極体の前記電極活物質層が、前記集電体の前記接着剤が配置された側の面と接するように、前記集電体上に前記電極体を積層する。

前記集電体と前記電極活物質層とは、前記接着剤の種類に応じた手段で接着される。前記接着剤が熱可塑性接着剤の場合は、例えば、前記集電体上に、前記電極活物質層を表面に有する前記電極体乃至前記電極活物質層を積層した接着前積層体を、加熱しながら積層方向にプレスした後、冷却することにより、前記集電体と前記電極活物質層とを接着することができる。熱可塑性接着剤が、加熱により溶融した後、冷却により固化するため、前記集電体と前記電極活物質層とは、接着剤の固化物からなる接着剤部により接着される。
前記接着前積層体を加熱しながら積層方向にプレスする際の加熱温度は、電池材料の劣化温度未満且つ前記接着剤中の熱可塑性樹脂の融点以上の温度となるように適宜調整され、特に限定はされない。前記接着剤がＥＶＡを含有する場合は、例えば、１４０℃程度とすることができる。
前記接着前積層体をプレスする際の圧力は、例えば０．１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下とすることができ、より具体的には例えば１ＭＰａ程度とすることができる。
前記接着前積層体をプレスする際の加圧の方法としては、例えば、機械加圧、及びガス加圧等が挙げられる。
機械加圧としては、例えば、モーターを駆動し、ボールネジを介して前記集電体と前記電極活物質層との積層方向に加圧する方法、及びモーターを駆動して油圧を介して前記集電体と前記電極活物質層との積層方向に加圧する方法等が挙げられる。機械加圧では、所定圧力まで加圧若しくは降圧した後、メカニカルストッパーで稼動部を固定することにより、モーターの駆動に伴うエネルギー消費を必要最低限に抑制することができる。
ガス加圧としては、例えば、予め搭載したガスボンベから加圧ガスを介して加圧する方法が考えられる。
なお、前記加圧方法は当然に上記に限定されるものではない。
前記接着前積層体を加熱しながら積層方向にプレスした後に行う冷却は、前記接着剤が固化する温度まで冷却すれば良いため、前記接着剤中の熱可塑性樹脂の融点未満の温度まで冷却すれば良く、特に限定はされないが、例えば、室温まで冷却することにより行うことができる。

７．全固体電池用電極板が用いられる全固体電池
本開示の全固体電池用電極板は、全固体電池に用いられるものであり、中でも、複数の電池ユニットを積層した積層型全固体電池に好適に用いることができる。積層型全固体電池は、本開示の全固体電池用電極板の層構成を複数含むことができるため、本開示の全固体電池用電極板を用いることによる異物の混入を抑制する効果が発揮されやすい。

図２は、本開示の全固体電池用電極板を用いた全固体電池の製造方法の一例を説明する概略図であり、積層型全固体電池の製造方法の一例を説明する概略図である。図２に示す製造方法においては、まず、正極活物質層２１と、固体電解質層２２と、負極活物質層２３と、負極集電体２４と、負極活物質層２３と、固体電解質層２２と、正極活物質層２１とがこの順に積層された電極体２０を複数準備し、更に、正極集電体１０の両面に接着剤３１を配置した接着剤付正極集電体１０Ａと、正極集電体１０の片面に接着剤３１を配置した接着剤付正極集電体１０Ｂを準備する。ここで、接着剤３１は、正極集電体１０と正極活物質層２１とを接着させた際の正極集電体１０と正極活物質層２１との重複領域の外周全体に沿った前記重複領域の端部が少なくとも接着されるように配置する。次いで、電極体２０同士を、前記接着剤付正極集電体１０Ａを介して積層し、最も表面側に位置する電極体２０の正極活物質層２１上には、前記接着剤付正極集電体１０Ｂを積層する。その後、接着剤３１の種類に応じた方法で、前記正極活物質層２１と前記正極集電体１０とを接着させ、接着剤３１を接着剤部３０とすることにより、正極集電体１０と、正極活物質層２１と、前記正極集電体１０と前記正極活物質層２１とを接着する接着剤部３０とを有し、前記接着剤部３０が、前記正極集電体１０と前記正極活物質層２１との重複領域の外周全体に沿った前記重複領域の端部に少なくとも存在する本開示の全固体電池用電極板４０を備える全固体電池５０を得ることができる。
なお、図２に示す全固体電池５０は、電池ユニット数が３個の積層型全固体電池であるが、積層型全固体電池が有する電池ユニット数は、特に限定はされず、例えば、２個以上５０以下とすることができる。
また、本開示の全固体電池用電極板が用いられる全固体電池が備える正極集電体及び負極集電体は、集電用リードにより外部に通じる正極端子又は負極端子と接続されていても良い。

本開示の全固体電池用電極板が用いられる全固体電池において、使用時に前記全固体電池に付与される圧力は、例えば１ＭＰａ以上４５ＭＰａ以下とすることができ、非使用時に前記全固体電池に付与される圧力は、例えば０ＭＰａ以上１ＭＰａ以下とすることができる。

本開示の全固体電池用電極板が用いられる全固体電池は、例えば、車両が搭載する電源、又は、携帯用電子機器等の駆動用電源等として用いられるが、これらの用途に限定されるものではない。本開示の全固体電池用電極板が用いられる全固体電池が適用される車両は、電池を搭載しエンジンを搭載しない電気自動車に限定されず、電池とエンジンの双方を搭載するハイブリッド車等も包含する。

１０正極集電体
１１金属箔
１２カーボンコート層
２０電極体
２１正極活物質層
２２固体電解質層
２３負極活物質層
２４負極集電体
３０接着剤部
３１接着剤
４０全固体電池用電極板
５０全固体電池

Claims

正極集電体と、正極活物質層と、前記正極集電体と前記正極活物質層とを接着する接着剤部とを有し、
前記接着剤部が、互いに接着する前記正極集電体と前記正極活物質層との重複領域の外周全体に沿った前記重複領域の端部且つ前記正極集電体と前記正極活物質層との間のみに存在し、
前記正極集電体が、金属箔と、導電助剤及び結着材を含むコート層とを有し、前記コート層が、前記金属箔の表面の一部に設けられ、前記重複領域内において、前記接着剤部を有する前記端部以外の領域に配置されており、前記コート層が前記接着剤部を介さずに前記正極活物質層と直接接触していることを特徴とする、全固体電池用電極板。