JP7259263B2 - 全固体電池の製造方法 - Google Patents
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Description
(A)第1全固体電池を準備する。
(C)等方圧加圧法によって第1全固体電池に圧力を加えることにより、第2全固体電池を製造する。
第1全固体電池は少なくとも1回充放電されている。
充放電(すなわち活物質の膨張および収縮)により、全固体電池内には第1クラック1、第2クラック2等が生じると考えられる。第1クラック1および第2クラック2により、活物質の孤立、イオン伝導経路の分断等が生じ、容量が減少すると考えられる。
本開示の全固体電池の製造方法では、等方圧加圧法により全固体電池が加圧される。等方圧加圧法によれば、全方向から等しい圧力が第1クラック1および第2クラック2に加わると考えられる。等方圧加圧法による圧力は、あらゆるタイプのクラック、空隙等を押し潰すように作用すると考えられる。これにより活物質の孤立、イオン伝導経路の分断が修復され、容量が回復することが期待される。
図3は本実施形態の全固体電池の製造方法の概略を示すフローチャートである。
本実施形態の全固体電池の製造方法は「(A)電池の準備」および「(C)等方圧加圧」を少なくとも含む。本実施形態の全固体電池の製造方法は「(B)第1容量測定」、「(D)第2容量測定」等をさらに含んでいてもよい。
図4は本実施形態の全固体電池の構成の一例を示す断面概念図である。
本実施形態の全固体電池の製造方法は、第1電池100を準備することを含む。第1電池100は新たに製造されてもよい。第1電池100は、例えば市場等から回収されてもよい。例えば第1電池100を搭載する電動車両、蓄電設備、電子機器等の定期点検時等に、第1電池100が回収されてもよい。
第1電池100はケース50、正極層10、固体電解質層30および負極層20を含む。ケース50は密封されている。ケース50は、等方的な圧力が電池内部に伝わりやすい構造を有することが望ましい。ケース50は例えばアルミラミネートフィルム製のパウチ等であってもよい。
本実施形態の全固体電池の製造方法は、第1電池100の容量を測定することを含んでいてもよい。例えば一般的な充放電装置により第1電池100の容量が測定され得る。容量測定により容量の減少が検出され得る。ここでの「容量の減少」は、初期容量(初期の放電容量)に比して、測定時の放電容量が小さいことを示す。
本実施形態の全固体電池の製造方法は、等方圧加圧法によって第1電池100に圧力を加えることにより、第2電池(不図示)を製造することを含む。等方圧加圧法によって第1電池100に圧力が加えられることにより、電池内部のクラック、空隙等が押し潰され、活物質の孤立およびイオン伝導経路の分断等が修復されることが期待される。その結果、容量の回復が期待される。さらに内部抵抗の低減も期待される。
本実施形態の全固体電池の製造方法は、第2電池の容量を測定することを含んでいてもよい。容量測定により容量の回復が検出され得る。ここでの「容量の回復」は、第2電池の放電容量が第1電池100の放電容量に比して大きいことを示す。
《(A)電池の準備》
第1電池が準備された。第1電池の構成は以下のとおりである。
ケース:アルミラミネートフィルム製のパウチ
正極集電体:Al箔(厚さ 15μm)
正極層:ニッケルコバルトマンガン酸リチウム(正極活物質)、硫化物(固体電解質)、PVdF(バインダ)
固体電解質層:硫化物(固体電解質)
負極層:珪素(負極活物質)、硫化物(固体電解質)、SBR(バインダ)
負極集電体:Cu箔(厚さ 10μm)
拘束圧:15MPa
温度:25℃
充放電方式:定電流-定電圧(CC-CV)方式
SOC(state of charge)範囲:0~100%
電流レート:0.1C(10時間で定格容量を放電する電流レート)
サイクル回数:100回
充放電サイクル後、第1電池の放電容量が測定された。測定条件は以下のとおりである。
温度:25℃
放電方式:CC-CV方式
SOC範囲:0~100%
HIP装置が準備された。HIP装置により第1電池に等方的な圧力が加えられた。すなわち第2電池が製造された。加圧条件は下記表1に示される。
加圧後、第1容量測定と同条件で第2電池の放電容量が測定された。第2容量測定における放電容量が、第1容量測定における放電容量で除されることにより、回復率が算出された。回復率は上記表1に示される。100%超の回復率は、容量が回復していることを示している。回復率が高い程、回復量が大きいことを示している。
上記表1に示されるように、15MPa以下の圧力では容量の回復が認められない。第1電池の充放電サイクルは、15MPaの拘束状態で実施されている。第1電池には、15MPaの圧力下で生じたクラック、空隙等が含まれていたと考えられる。15MPaの圧力下で生じたクラック等は、15MPa超の圧力でなければ、押し潰すことが困難であると考えられる。
Claims (3)
- 第1全固体電池を準備すること、
および
等方圧加圧法によって前記第1全固体電池に圧力を加えることにより、第2全固体電池を製造すること、
を少なくとも含み、
前記第1全固体電池は、初期容量の測定後の少なくとも1回の充放電により、前記初期容量に対して、容量が減少しており、
前記第2全固体電池は、前記第1全固体電池に比して、大きい容量を有する、
全固体電池の製造方法。 - 前記第1全固体電池を準備することの以前に、前記第1全固体電池は拘束圧が加わる状態で使用されており、
前記等方圧加圧法によって前記第1全固体電池に加わる前記圧力は、前記拘束圧より大きい、
請求項1に記載の全固体電池の製造方法。 - 前記圧力は、15MPaより大きく、20MPa以下である、
請求項1または請求項2に記載の全固体電池の製造方法。
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