JP7318598B2 - 固体電池 - Google Patents
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Description
(本願発明のポイント1)
図2において、単位積層体4の積層数を「積層数N」とする。
(本願発明のポイント2)
図3において、正極層13の厚さを「厚さTh13」とする。
(Th13-Th25)×N1-((Th29-Th25)×M1)>0・・・(式B)
上記式Bを満たす場合には、積層方向Dにおいて、電極体のうち正極層13および正極層14を通る部分の厚さは、電極体のうち絶縁層25、絶縁層27および絶縁層29を通る部分の厚さよりも大きい。すなわち、上記式Bを満たす場合には、積層方向Dにおいて、電極体のうち絶縁層25、絶縁層27および絶縁層29を通る部分には、隙間が形成されている。そのため、電極体2の上端面に押圧力が加えられた際に、絶縁層29、絶縁層25Bおよび絶縁層27が積層されている部分に荷重が集中することを抑制することができる。
なお、式Cにおいて、単位積層体4Aが設けられていない電極体(単位積層体4Bのみで形成された電極体)においては、厚さTh29に替えて、厚さTh25を用いる。
(正極集電体19)
図3などにおいて、正極集電体19は、例えば、10μmから20μmの厚さを有していてもよい。正極集電体19は、例えば、金属箔と、炭素皮膜(不図示)とを含んでいてもよい。金属箔は、例えば、Al、ステンレス鋼、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、白金(Pt)、ニオブ(Nb)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、および亜鉛(Zn)からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。金属箔は、例えば、Al箔等であってもよい。
(正極層)
正極層13,14は、正極活物質層を含む。正極層13,14は、例えば、5μmから50μmの厚さを有していてもよい。
Li2xP2-2xS5-4x(0.5≦x≦1) (I)
により表されてもよい。硫化リンリチウムは、例えば、Li3PS4、Li7P3S11等の組成を有していてもよい。
(負極集電板15)
負極集電板15は、例えば、5μmから50μmの厚さを有していてもよい。負極集電板15は、例えば、5μmから15μmの厚さを有していてもよい。負極集電板15は、例えば、金属箔等を含んでいてもよい。金属箔は、例えば、ステンレス、銅(Cu)、Ni、Fe、Ti、コバルト(Co)、およびZnからなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。金属箔は、例えば、Ni箔、NiメッキCu箔、またはCu箔等であってもよい。
(負極活物質層16,17)
負極活物質層16,17は、例えば、0.1μmから1000μmの厚さを有していてもよい。負極活物質層16,17は、例えば、50μmから200μmの厚さを有していてもよい。負極活物質層16,17は、負極活物質を含む。負極活物質層16,17は、例えば、固体電解質、導電材、バインダ等をさらに含んでいてもよい。
(固体電解質層)
固体電解質層11,12は、例えば、0.1μmから1000μmの厚さを有していてもよい。固体電解質層11,12は、例えば、0.1μmから300μmの厚さを有していてもよい。固体電解質層11,12は、正極層13,14と負極層10(負極活物質層16,17)との間に介在している。固体電解質層11,12は、いわばセパレータである。固体電解質層11,12は、正極層13,14と負極層10とを物理的に分離している。固体電解質層11,12は、正極層13,14と負極層10とを空間的に分離している。固体電解質層11,12は、正極層13,14と負極層10との間の電子伝導を遮断している。
(絶縁層25,26,27)
絶縁層25,26,27の厚さは、10μm以上50μm以下である。また、絶縁層25,26,27におい厚さは、20μm以上40μm以下であってもよい。絶縁層25,26,27の厚さは、たとえば、30μmである。絶縁層25,26,27は、PET(Polyethyleneterephthalate)などによって形成された樹脂層と、粘着層とを含む。
(製造方法)
固体電池1の製造方法について説明する。
(比較例1)
比較例1に係る固体電池は、図4に示す単位積層体4Bを30枚積層して電極体を形成し、この電極体を圧力が40Paの雰囲気中でラミネートフィルム内に封止することで形成されている。
(比較例2)
比較例2に係る固体電池の電極体は、図4に示す単位積層体4Bを29枚と、単位積層体4Aを1枚積層することで形成されている。各単位積層体4Bは、上記比較例1の単位積層体4Bと同様に形成されている。
(実施例1)
実施例1に係る固体電池の電極体は、単位積層体4Bを28枚と、単位積層体4Aを2枚積層することで形成されている。具体的には、図2に示すように、2枚の単位積層体4Aは電極体の上面側に配置されている。
(実施例2)
実施例2に係る固体電池の電極体は、単位積層体4Bを27枚と、単位積層体4Aを3枚積層することで形成されている。積層された3枚の単位積層体4Aは電極体の上面側に配置されており、この3枚の単位積層体4Aの下面側に単位積層体4Bが積層されている。
(実施例3)
実施例3に係る固体電池の電極体は、単位積層体4Bを26枚と、単位積層体4Aを4枚積層することで形成されている。積層された4枚の単位積層体4Aは電極体の上面側に配置されており、この4枚の単位積層体4Aの下面側に単位積層体4Bが積層されている。
(実施例4)
実施例4に係る固体電池の電極体は、単位積層体4Bを25枚と、単位積層体4Aを5枚積層することで形成されている。積層された5枚の単位積層体4Aは電極体の上面側に配置されており、この5枚の単位積層体4Aの下面側に単位積層体4Bが積層されている。
(比較例3)
比較例3に係る固体電池の電極体は、単位積層体4Bを20枚と、単位積層体4Aを10枚積層することで形成されている。積層された10枚の単位積層体4Aは電極体の上面側に配置されており、この10枚の単位積層体4Aの下面側に単位積層体4Bが積層されている。
(比較例4)
比較例4に係る固体電池の電極体は、単位積層体4Bを28枚と、単位積層体4Aを2枚積層することで形成されている。積層された2枚の単位積層体4Aは電極体の上面側に配置されており、この2枚の単位積層体4Aの下面側に単位積層体4Bが積層されている。
(比較例5)
比較例5に係る固体電池の電極体は、図4に示す単位積層体4Bを39枚と、単位積層体4Aを1枚積層することで形成されている。各単位積層体4Bは、上記比較例1の単位積層体4Bと同様に形成されている。単位積層体4Aは、電極体の最上面に配置されている。そして、比較例5においても比較例1と同様に、ラミネートフィルム内に封止されている。
(実施例5)
実施例5に係る固体電池の電極体は、図4に示す単位積層体4Bを38枚と、単位積層体4Aを2枚積層することで形成されている。2枚の単位積層体4Aは、電極体の上面側に配置されている。各単位積層体4Bは、比較例1,2の単位積層体4Bと同様に形成されており、各単位積層体4Aは比較例2の単位積層体4Aと同様に形成されている。
(実施例6)
実施例6に係る固体電池の電極体は、単位積層体4Bを10枚と、単位積層体4Aを1枚とを積層することで形成されている。1枚の単位積層体4Aは、電極体の上面に配置されている。各単位積層体4Bは、比較例1,2の単位積層体4Bと同様に形成されており、各単位積層体4Aは比較例2の単位積層体4Aと同様に形成されている。
(比較例6)
比較例6に係る固体電池の電極体は、単位積層体4Bを28枚と、単位積層体4Cを2枚とを積層することで形成されている。単位積層体4Cは、電極体の上端面側に配置されている。
(比較例7)
比較例7に係る固体電池の電極体は、単位積層体4Bを28枚と、単位積層体4Aを2枚とを積層することで形成されている。2枚の単位積層体4Aは、電極体の上面側に配置されている。
Claims (1)
- 積層方向に配列する複数の単位積層体を含む電極体と、
前記電極体を封止するラミネートフィルムと、
を備え、
前記電極体は、前記積層方向の一方側に位置する第1端面と、他方側に位置する第2端面とを含み、
前記複数の単位積層体の各々は、
第1主表面および第2主表面を含む第1電極層と、
前記第1主表面に形成された第1固体電解質層と、
前記第2主表面に形成された第2固体電解質層と、
前記第1固体電解質層に対して前記第1電極層と反対側に形成された第2電極層および絶縁層と、
前記第2電極層および前記絶縁層に対して、前記第1固体電解質層と反対側に形成された集電板と、
前記第2固体電解質層に対して前記第1電極層と反対側に形成された第3電極層とを含み、
前記絶縁層は、前記第1固体電解質層の外周縁部を覆うように形成されており、
前記集電板は、前記第2電極層に設けられると共に、前記絶縁層を覆うように設けられており、
前記単位積層体の数をNとし、
N/2×0.1の小数点以下を切り上げた整数値をMとすると、
前記複数の単位積層体のうち、前記第1端面に位置する単位積層体から少なくともM番目までに位置する単位積層体は、第1単位積層体であり、
前記複数の単位積層体のうち、前記第1単位積層体以外の単位積層体を第2単位積層体であり、
前記第1単位積層体に設けられた前記絶縁層を第1絶縁層とし、
前記第2単位積層体に設けられた前記絶縁層を第2絶縁層とすると、
前記第1絶縁層の厚さは、前記第2絶縁層の厚さよりも厚く、
前記積層方向において、前記電極体のうち前記第2電極層および前記第3電極層を通る部分の厚さは、前記電極体のうち前記絶縁層を通る部分の厚さよりも大きく、
前記第1単位積層体の前記外周縁部にバリが形成されており、
前記第1絶縁層は、前記バリを覆うように配置され、
前記第1絶縁層の厚さは、前記バリの高さよりも高い、固体電池。
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