JP7433004B2 - all solid state battery - Google Patents
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Description
本発明は、全固体電池に関する。 The present invention relates to an all-solid-state battery.
従来、正極と負極との間に固体電解質層を備える全固体電池が知られている。また、このような全固体電池の製造方法について、様々な提案がなされている。 BACKGROUND ART Conventionally, all-solid-state batteries are known that include a solid electrolyte layer between a positive electrode and a negative electrode. Furthermore, various proposals have been made regarding methods of manufacturing such all-solid-state batteries.
例えば特許文献1では、正極層に固体電解質層を加圧接合することにより第1積層体を形成する工程と、負極層に固体電解質層を加圧接合することにより第2積層体を形成する工程とを含み、更に、第1積層体と第2積層体とを、それぞれが備える固体電解質層を対向させて加圧結合することにより一体化する工程を経て全固体電池を製造する方法が開示されている。 For example, in Patent Document 1, a step of forming a first laminate by pressure-bonding a solid electrolyte layer to a positive electrode layer, and a step of forming a second laminate by pressure-bonding a solid electrolyte layer to a negative electrode layer. Disclosed is a method for manufacturing an all-solid-state battery, further comprising a step of integrating a first laminate and a second laminate by facing the solid electrolyte layers of each and bonding them under pressure. ing.
このような製造方法によれば、二つの固体電解質層に対して正極層と負極層とをそれぞれ柔らかい状態で加圧結合させることで、正極層と固体電解質層の間、および、負極層と固体電解質層の間に隙間のない緻密な界面を得ることができるので、界面抵抗がより低減された全固体電池を製造することができる。 According to such a manufacturing method, by pressurizing and bonding a positive electrode layer and a negative electrode layer to two solid electrolyte layers in a soft state, the gap between the positive electrode layer and the solid electrolyte layer and between the negative electrode layer and the solid Since a dense interface with no gaps between the electrolyte layers can be obtained, an all-solid-state battery with further reduced interfacial resistance can be manufactured.
一方で、第1積層体と第2積層体とを加圧結合する工程においては、対向する固体電解質層が固体同士であるため、確実に接合させて隙間のない界面を得るためには相応の高い圧力を加える必要がある。しかしながら、第1積層体と第2積層体とが高圧で加圧されると、特に外周部分において、一方の極の活物質層が崩れ、崩れた活物質層が他方の極の活物質層に接触する等して短絡してしまう虞があり問題となる。 On the other hand, in the process of pressurizing and bonding the first laminate and the second laminate, since the opposing solid electrolyte layers are solid, appropriate steps must be taken in order to securely bond them and obtain a gap-free interface. It is necessary to apply high pressure. However, when the first laminate and the second laminate are pressurized at high pressure, the active material layer of one pole collapses, especially in the outer periphery, and the collapsed active material layer is transferred to the active material layer of the other pole. This poses a problem as there is a risk of short-circuiting due to contact.
本発明は、正極側の固体電解質層と負極側の固体電解質層とに係る少なくとも2層の固体電解質層を備える全固体電池において、高い圧力が加えられた場合に正極と負極とが短絡することを抑制する技術を提供することを目的とする。 The present invention provides an all-solid-state battery that includes at least two solid electrolyte layers, a solid electrolyte layer on the positive electrode side and a solid electrolyte layer on the negative electrode side, in which the positive electrode and the negative electrode are prevented from shorting when high pressure is applied. The purpose is to provide technology to suppress this.
本発明による全固体電池は、正極活物質層を含む正極と、負極活物質層を含む負極と、正極と負極との間に介在し、少なくとも2層で構成される固体電解質層と、が積層された少なくとも一以上の単電池層を備える。そして、この単電池層の外周端は、固体電解質層から正極の積層方向における端部および負極の積層方向における端部の少なくとも一方に向かって、固体電解質層の外周端が最も外側に位置するような傾斜を有する。 The all-solid-state battery according to the present invention includes a positive electrode including a positive electrode active material layer, a negative electrode including a negative electrode active material layer, and a solid electrolyte layer interposed between the positive electrode and the negative electrode and composed of at least two layers. at least one cell layer. The outer peripheral edge of the unit cell layer is arranged so that the outer peripheral edge of the solid electrolyte layer is located at the outermost side from the solid electrolyte layer toward at least one of the end in the stacking direction of the positive electrode and the end in the stacking direction of the negative electrode. It has a steep slope.
本発明によれば、最外周部に位置する固体電解質層によって、崩れた活物質層を構成する材料が固体電解質層を超えて正極から負極、又は負極から正極へ移動することを妨げることができるので、活物質層が崩れることに起因して正極と負極とが短絡することを抑制することができる。 According to the present invention, the solid electrolyte layer located at the outermost periphery can prevent the material constituting the collapsed active material layer from moving beyond the solid electrolyte layer from the positive electrode to the negative electrode or from the negative electrode to the positive electrode. Therefore, short circuit between the positive electrode and the negative electrode due to collapse of the active material layer can be suppressed.
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態にかかる全固体電池10について説明する。
[First embodiment]
An all-solid-
図1は、第1実施形態の全固体電池10が備える単電池層19を説明する図である。本実施形態の全固体電池10は、その内部に、以下に説明する単電池層19が複数積層された発電要素を電池外装材であるラミネートフィルムで封止した状態で収容するいわゆる積層型の全固体電池である。積層型とすることで、電池をコンパクトにかつ高容量化することができる。ただし、本発明が適用される全固体電池10が収容する単電池層19は必ずしも複数層である必要はなく、単層であってもよい。また、本実施形態の全固体電池10の外観、および内部における電気的な接続状態(電極構造)は特に限定されない。全固体電池10の外観は、例えば長方形状の扁平な角形状であってもよいし円あるいは楕円形状であってもよい。或いは、単層、又は複数層の単電池層19を巻き回して収容する円筒形状型であってもよい。また、全固体電池10の電極構造は、いわゆる非双極型(内部並列接続タイプ)、および双極型(内部直列接続タイプ)のいずれが採用されてもよい。すなわち、以下に説明する単電池層19の構成以外に関しての全固体電池10の態様は、公知あるいは非公知に関わらず、特に制限されない。
FIG. 1 is a diagram illustrating a
図1は、本実施形態の単電池層19の外周端を含む一部分の概略断面図である。単電池層19は、正極集電体11と、負極集電体12と、正極活物質層13と、負極活物質層14と、正極側の固体電解質層15と、負極側の固体電解質層16とを含んで構成される。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a portion of the
より具体的には、単電池層19は、正極集電体11の表面に正極活物質を含有する正極活物質層13が配置された構造を有する正極と、負極集電体12の表面に負極活物質を含有する負極活物質層14が配置された構造を有する負極とを含み、更に、正極と負極との間に、2層で構成された固体電解質層、すなわち、正極側の固体電解質層15(正極側固体電解質層15)と負極側の固体電解質層16(負極側固体電解質層16)とを含んで構成される。全固体電池10の各構成部材の詳細については後述する。
More specifically, the
ここで、本実施形態の全固体電池10が解決する課題について、従来の全固体電池の構造を示す図4を参照して説明する。なお、以下の説明において用いる上下方向を示す文言は、図の上下方向と一致させた表現であって、実際の重力方向における上下方向と必ずしも一致させる意図ではない。
Here, the problem solved by the all-solid-
図4は、従来の全固体電池が備える単電池層の外周端を含む一部分の断面図である。単電池層は、電池外装材に収容される前の状態において例えば長方形のシート状に構成されるが、図示する断面図は、当該長方形の外周を構成する一辺を含む断面図である。そして、ここに示す全固体電池は、上述した従来の製造方法(特許文献1参照)によって製造された全固体電池の一例である。すなわち、図示する単電池層は、正極と負極の間に正極側の固体電解質層と負極側の固体電解質層とに係る2層の固体電解質層を有し、これら対向する固体電解質層が加圧接合されることにより一体化されて構成される。これら対向する固体電解質層を加圧接合する際には、図中にて単電池層を上下から挟むように示す矢印方向、すなわち、正極の上方から下方に、及び、負極の下方から上方に、単電池層を上下から挟む強い外力(圧力)が加えられる。 FIG. 4 is a cross-sectional view of a portion of a conventional all-solid-state battery including the outer peripheral edge of a single cell layer. The unit cell layer is configured, for example, in the shape of a rectangular sheet before being accommodated in the battery exterior material, and the illustrated cross-sectional view is a cross-sectional view that includes one side forming the outer periphery of the rectangle. The all-solid-state battery shown here is an example of an all-solid-state battery manufactured by the conventional manufacturing method described above (see Patent Document 1). That is, the illustrated unit cell layer has two solid electrolyte layers between the positive electrode and the negative electrode, a solid electrolyte layer on the positive electrode side and a solid electrolyte layer on the negative electrode side, and these opposing solid electrolyte layers are pressurized. They are integrated and configured by being joined. When joining these opposing solid electrolyte layers under pressure, the directions of the arrows shown in the figure sandwich the cell layers from above and below, that is, from above to below the positive electrode, and from below to above the negative electrode. A strong external force (pressure) is applied that pinches the cell layer from above and below.
より詳細には、図示する単電池層には、正極側の固体電解質層と負極側の固体電解質層とを確実に接合させるために、正極側と負極側のそれぞれの外側からこれら対向する固体電解質層の接合面(界面)に向かって強い外力が加えられる。この際、加えられた外力に対する応力により、特に単電池層の外周部(エッジ部)が崩れ、崩れた活物質層(例えば正極活物質層)が対向する極の活物質層(例えば負極活物質層)に接触し、正極と負極とが短絡してしまう虞がある(矢印A参照)。また、さらに強い外力が加わると、固体電解質層が崩れてしまい、活物質層が固体電解質層を貫通して他方の活物質層へ到達して短絡する虞もある(矢印B参照)。 More specifically, in the illustrated unit cell layer, in order to reliably bond the solid electrolyte layer on the positive electrode side and the solid electrolyte layer on the negative electrode side, these opposing solid electrolyte layers are added from the outside of each of the positive electrode side and the negative electrode side. A strong external force is applied toward the bonding surface (interface) of the layers. At this time, the stress caused by the applied external force causes the outer periphery (edge) of the single cell layer to collapse, and the collapsed active material layer (for example, the positive electrode active material layer) is replaced by the opposing active material layer (for example, the negative electrode active material layer). There is a risk that the positive electrode and the negative electrode may come into contact with each other (see arrow A). Furthermore, if a stronger external force is applied, the solid electrolyte layer may collapse, and the active material layer may penetrate the solid electrolyte layer and reach the other active material layer, causing a short circuit (see arrow B).
このように、対向する固体電解質層を加圧接合して成る少なくとも2層の固体電解質層を有する全固体電池は、その加圧接合時において、或いは、加圧接合後に拘束治具にて締結される際や、全固体電池の製造後であっても例えば温度上昇に起因する圧力上昇時に、単電池層に対して特に上下から中心に向かう方向に強い圧力が加わる場合がある。その時、従来の全固体電池が備える単電池層では、加えられた圧力に起因して特にエッジ部において活物質層が崩れる等することにより正極と負極とが短絡する虞がある。本実施形態の全固体電池10はこのような短絡が生じることを抑制する構成を備える。以下、全固体電池10の構成の詳細について図1に戻って説明を続ける。
In this way, an all-solid-state battery having at least two solid electrolyte layers formed by pressure-joining opposing solid electrolyte layers is fastened with a restraint jig during or after pressure-joining. Even after manufacturing the all-solid-state battery, strong pressure may be applied to the unit cell layer, especially in the direction from the top and bottom toward the center, for example, when the pressure increases due to a rise in temperature. At that time, in the single cell layer included in the conventional all-solid-state battery, there is a risk that the positive electrode and the negative electrode may be short-circuited due to the active material layer collapsing particularly at the edge portion due to the applied pressure. The all-solid-
図1に示すように、本実施形態の全固体電池10が備える単電池層19は、その外周端部(エッジ部)において、正極側固体電解質層15の端部から、正極側の上下方向(積層方向)における端部すなわち正極集電体11の上端へ向かう傾斜、及び、負極側固体電解質層16の端部から、負極側の積層方向における端部すなわち負極集電体12の下端へ向かう傾斜を有する。そして、単電池層19のエッジ部に形成される傾斜は、正極側および負極側の固体電解質層15、16から、正極及び負極の積層方向における端部に向かうほど、各構成の平面視における面積が小さくなるように形成される。換言すれば、全固体電池10が備える単電池層19は、そのエッジ部において、正極側固体電解質層15および負極側固体電解質層16の外周端から、正極側の積層方向における端部および負極側の積層方向における端部に向かって、正極側固体電解質層15および負極側固体電解質層16の外周端が最も外側に位置するような傾斜を有している。
As shown in FIG. 1, the
これにより、図4を参照して説明したのと同様に、正極および負極の外側から正極側固体電解質層15と負極側固体電解質層16との界面に向かう方向に強い圧力が加えられた際に、少なくとも一方の極の活物質層が崩れてしまった場合でも、上述の傾斜が設けられることによって、崩れた活物質層を構成する材料が他方の極の活物質層に到達することが難しくなる。すなわち、単電池層19は、そのエッジ部に上述した傾斜が設けられることにより、最外周部に位置する固体電解質層の端部が壁のような役割を果たし、崩れた活物質層を構成する材料が固体電解質層を超えて正極から負極、又は負極から正極へ移動することを妨げるので、活物質層が崩れることに起因して正極と負極とが短絡することを抑制することができる。
As a result, in the same way as described with reference to FIG. Even if the active material layer of at least one pole collapses, the provision of the above-mentioned slope makes it difficult for the material constituting the collapsed active material layer to reach the active material layer of the other pole. . In other words, the edge portion of the
次に、単電池層19のエッジ部に設けられる傾斜の角度(傾斜角)について説明する。
Next, the angle of inclination (angle of inclination) provided at the edge portion of the
図2は、本実施形態の単電池層19に設けられる傾斜の傾斜角αを説明する図である。図2(a)は、図1と同様の単電池層19の断面図を示し、図2(b)は、図2(a)において点線四角枠で囲む部分の部分拡大図を示す。なお、図2(b)では、説明のために正極活物質層13と、正極側固体電解質層15のみを示し、負極側の構成については割愛する。ただし、負極側の構成についても、図2(b)を参照して以下に説明する構成と同様である。
FIG. 2 is a diagram illustrating the inclination angle α of the inclination provided in the
なお、傾斜角αは、図2(b)に示すように、正極側固体電解質層15の端部において、当該正極側固体電解質層15の面方向に対して垂直方向(積層方向)に引いた垂線と、単電池層19の端部に形成された傾斜面との間の角度とする。
Incidentally, as shown in FIG. 2(b), the inclination angle α is set at the end of the positive electrode
傾斜角αが大きくなればなるほど、単電池層19のエッジ部における正極活物質層13の隙間(クリアランス)が大きくなる。正極活物質層13のクリアランスが大きくなると、一方の極に対して他方の極が存在しない領域が増加するため、充放電効率が悪化してしまう。したがって、充放電効率の悪化を抑制する観点から傾斜角αの上限が設けられることが好ましい。
As the inclination angle α becomes larger, the gap (clearance) between the positive electrode
本実施形態における傾斜角αは、正極側固体電解質層15の厚み方向(積層方向)の長さをt1とした場合に、以下式(1)を満たすように設定される。
The inclination angle α in this embodiment is set so as to satisfy the following formula (1), where t1 is the length of the positive electrode side
なお、上記式(1)は、正極側固体電解質層15の厚みt1が例えば100μmの場合に、正極活物質層13の正極側固体電解質層15側におけるクリアランス(図中のt2)が5mmとなるように設定されている。これは、充放電効率の低下とクリアランスt2との関係を実験やシミュレーションによって評価した際の結果に応じて設定されたものである。すなわち、上記式(1)は、クリアランスt2が5mmを超えると充放電効率が著しく低下するという評価結果に応じて設定されている。このように、上記式(1)を満たす範囲で傾斜角αを設定することにより、充放電効率の低下を最小限に抑えながらも、加えられる圧力に起因して正極と負極とが短絡する虞を低減することができる適切な傾斜角αを設定することができる。
In addition, in the above formula (1), when the thickness t1 of the positive electrode side
以上、本実施形態の全固体電池10が備える単電池層19の構成の詳細について説明した。ただし、上述した構成、すなわち、単電池層19のエッジ部に設けられた傾斜は、単電池層19の外周全周に渡って設けられる必要は必ずしもない。上述の傾斜は、単電池層19のエッジ部における少なくとも一部以上の範囲に設けられる。また、当該傾斜は、単電池層19が備える正極側と負極側との双方に設けられる必要は必ずしもなく、少なくとも一方の極に設けられてよい。また、図1で示したように、単電池層19に形成される傾斜は、必ずしも正極側固体電解質層15と負極側固体電解質層16との界面における端部から、正極集電体11の上端および/または負極集電体12の下端まで形成される必要は必ずしもない。当該傾斜は、例えば、正極側固体電解質層15の正極活物質層13側の端部から正極活物質層13の積層方向における上端部にかけて形成されてもよい。すなわち、当該傾斜は、少なくとも正極活物質層13および/または負極活物質層14のエッジ部に形成されていればよい。
The details of the configuration of the
以下では、本実施形態にかかる全固体電池10を構成する単電池層19の主要な構成部材について説明する。
Below, the main constituent members of the
[集電体]
正極集電体11および負極集電体12(以下まとめて集電体と称する)を構成する材料は、本願発明にかかる技術分野において全固体電池に適用可能な集電体として機能するものであれば特に制限されない。集電体の構成材料としては、公知の材料が採用されてよく、例えば、金属や、導電性を有する樹脂が採用されうる。
[Current collector]
The materials constituting the positive electrode
[負極活物質層]
負極活物質層14は、負極活物質を含む。負極活物質の種類としては、特に制限されないが、炭素材料、金属酸化物および金属活物質が挙げられる。炭素材料としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、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)、ハードカーボン、ソフトカーボン等が挙げられる。また、金属酸化物としては、例えば、Nb2O5、Li4Ti5O12等が挙げられる。さらに、ケイ素系負極活物質やスズ系負極活物質が用いられてもよい。ここで、ケイ素およびスズは第14族元素に属し、非水電解質二次電池の容量を大きく向上させうる負極活物質であることが知られている。これらの単体は単位体積(質量)あたり多数の電荷担体(リチウムイオン等)を吸蔵および放出しうることから、高容量の負極活物質となる。ここで、ケイ素系負極活物質としては、Si単体を用いることが好ましい。また同様に、Si相とケイ素酸化物相との2相に不均化されたSiOx(0.3≦x≦1.6)などのケイ素酸化物を用いることも好ましい。この際、xの範囲は0.5≦x≦1.5であることがより好ましく、0.7≦x≦1.2であることがさらに好ましい。さらには、ケイ素を含有する合金(ケイ素含有合金系負極活物質)が用いられてもよい。一方、スズ元素を含む負極活物質(スズ系負極活物質)としては、Sn単体、スズ合金(Cu-Sn合金、Co-Sn合金)、アモルファススズ酸化物、スズケイ素酸化物等が挙げられる。このうち、アモルファススズ酸化物としてはSnB0.4P0.6O3.1が例示される。また、スズケイ素酸化物としてはSnSiO3が例示される。また、負極活物質として、リチウム(Li)を含有する金属を用いてもよい。このような負極活物質は、リチウムを含有する活物質であれば特に限定されず、金属リチウムのほか、リチウム含有合金が挙げられる。リチウム含有合金としては、例えば、Liと、In、Al、SiおよびSnの少なくとも1種との合金が挙げられる。場合によっては、2種以上の負極活物質が併用されてもよい。なお、上記以外の負極活物質が用いられてもよいことは勿論である。なお、高容量であるという点で、負極活物質は、金属リチウム、ケイ素系負極活物質またはスズ系負極活物質を含むことが好ましく、金属リチウムを含むことが特に好ましい。
[Negative electrode active material layer]
The negative electrode
負極活物質の形状は、例えば、粒子状(球状、繊維状)、薄膜状等が挙げられる。負極活物質が粒子形状である場合、その平均粒径(D50)は、例えば、1nm~100μmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは10nm~50μmの範囲内であり、さらに好ましくは100nm~20μmの範囲内であり、特に好ましくは1~20μmの範囲内である。なお、本明細書において、活物質の平均粒径(D50)の値は、レーザー回折散乱法によって測定することができる。 Examples of the shape of the negative electrode active material include particulate (spherical, fibrous), thin film, and the like. When the negative electrode active material is in the form of particles, the average particle size (D50) is, for example, preferably within the range of 1 nm to 100 μm, more preferably within the range of 10 nm to 50 μm, and still more preferably 100 nm to 100 μm. It is within the range of 20 μm, particularly preferably within the range of 1 to 20 μm. Note that in this specification, the value of the average particle diameter (D50) of the active material can be measured by a laser diffraction scattering method.
負極活物質層14における負極活物質の含有量は、特に限定されるものではないが、例えば、40~99質量%の範囲内であることが好ましく、50~90質量%の範囲内であることがより好ましい。
The content of the negative electrode active material in the negative electrode
負極活物質層14は、固体電解質をさらに含むことが好ましい。負極活物質層が固体電解質を含むことにより、負極活物質層のイオン伝導性を向上させることができる。固体電解質としては、例えば、硫化物固体電解質や酸化物固体電解質が挙げられるが、硫化物固体電解質であることが好ましい。
Preferably, the negative electrode
硫化物固体電解質としては、例えば、LiI-Li2S-SiS2、LiI-Li2S-P2O5、LiI-Li3PO4-P2S5、Li2S-P2S5、LiI-Li3PS4、LiI-LiBr-Li3PS4、Li3PS4、Li2S-P2S5、Li2S-P2S5-LiI、Li2S-P2S5-Li2O、Li2S-P2S5-Li2OLiI、Li2S-SiS2、Li2S-SiS2-LiI、Li2S-SiS2-LiBr、Li2S-SiS2-LiCl、Li2S-SiS2-B2S3-LiI、Li2S-SiS2-P2S5-LiI、Li2S-B2S3、Li2S-P2S5-ZmSn(ただし、m、nは正の数であり、Zは、Ge、Zn、Gaのいずれかである)、Li2S-GeS2、Li2S-SiS2-Li3PO4、Li2S-SiS2-LixMOy(ただし、x、yは正の数であり、Mは、P、Si、Ge、B、Al、Ga、Inのいずれかである)等が挙げられる。なお、「Li2S-P2S5」の記載は、Li2SおよびP2S5を含む原料組成物を用いてなる硫化物固体電解質を意味し、他の記載についても同様である。 Examples of the sulfide solid electrolyte include LiI-Li 2 S-SiS 2 , LiI-Li 2 S-P2O 5 , LiI-Li 3 PO 4 -P 2 S 5 , Li 2 S-P 2 S 5 , LiI- Li 3 PS 4 , LiI-LiBr-Li 3 PS 4 , Li 3 PS 4 , Li 2 SP 2 S 5 , Li 2 SP 2 S 5 -LiI, Li 2 SP 2 S 5 -Li 2 O, Li 2 S-P 2 S 5 -Li 2 OLiI, Li 2 S-SiS 2 , Li 2 S-SiS 2 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -LiBr, Li 2 S-SiS 2 -LiCl , Li 2 S-SiS 2 -B 2 S 3 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -P 2 S 5 -LiI, Li 2 S-B 2 S 3 , Li 2 S-P 2 S 5 -Z m S n (However, m and n are positive numbers, and Z is either Ge, Zn, or Ga), Li 2 S-GeS 2 , Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4 , Li 2 S -SiS 2 -Li x MO y (where x and y are positive numbers, and M is any one of P, Si, Ge, B, Al, Ga, and In), and the like. Note that the description “Li 2 S—P 2 S 5 ” means a sulfide solid electrolyte made using a raw material composition containing Li 2 S and P 2 S 5 , and the same applies to other descriptions.
硫化物固体電解質は、例えば、Li3PS4骨格を有していてもよく、Li4P2S7骨格を有していてもよく、Li4P2S6骨格を有していてもよい。Li3PS4骨格を有する硫化物固体電解質としては、例えば、LiI-Li3PS4、LiI-LiBr-Li3PS4、Li3PS4が挙げられる。また、Li4P2S7骨格を有する硫化物固体電解質としては、例えば、LPSと称されるLi-P-S系固体電解質(例えば、Li7P3S11)が挙げられる。また、硫化物固体電解質として、例えば、Li(4-x)Ge(1-x)PxS4(xは、0<x<1を満たす)で表されるLGPS等を用いてもよい。なかでも、硫化物固体電解質は、P元素を含む硫化物固体電解質であることが好ましく、硫化物固体電解質は、Li2S-P2S5を主成分とする材料であることがより好ましい。さらに、硫化物固体電解質は、ハロゲン(F、Cl、Br、I)を含有していてもよい。 The sulfide solid electrolyte may have, for example, a Li 3 PS 4 skeleton, a Li 4 P 2 S 7 skeleton, or a Li 4 P 2 S 6 skeleton. . Examples of the sulfide solid electrolyte having a Li 3 PS 4 skeleton include LiI-Li 3 PS 4 , LiI-LiBr-Li 3 PS 4 and Li 3 PS 4 . Examples of the sulfide solid electrolyte having a Li 4 P 2 S 7 skeleton include a Li--P--S solid electrolyte (eg, Li 7 P 3 S 11 ) called LPS. Further, as the sulfide solid electrolyte, for example, LGPS represented by Li (4-x) Ge (1-x) P x S 4 ( x satisfies 0<x<1) or the like may be used. Among these, the sulfide solid electrolyte is preferably a sulfide solid electrolyte containing the element P, and more preferably the sulfide solid electrolyte is a material containing Li 2 SP 2 S 5 as a main component. Furthermore, the sulfide solid electrolyte may contain halogen (F, Cl, Br, I).
また、硫化物固体電解質がLi2S-P2S5系である場合、Li2SおよびP2S5の割合は、モル比で、Li2S:P2S5=50:50~100:0の範囲内であることが好ましく、なかでもLi2S:P2S5=70:30~80:20であることが好ましい。 In addition, when the sulfide solid electrolyte is Li2S-P2S5 system, the ratio of Li 2 S and P 2 S 5 is within the range of Li 2 S:P 2 S 5 =50:50 to 100:0 in terms of molar ratio. It is preferable that Li 2 S:P 2 S 5 =70:30 to 80:20.
また、硫化物固体電解質は、硫化物ガラスであってもよく、結晶化硫化物ガラスであってもよく、固相法により得られる結晶質材料であってもよい。なお、硫化物ガラスは、例えば原料組成物に対してメカニカルミリング(ボールミル等)を行うことにより得ることができる。また、結晶化硫化物ガラスは、例えば硫化物ガラスを結晶化温度以上の温度で熱処理を行うことにより得ることができる。また、硫化物固体電解質の常温(25℃)におけるイオン伝導度(例えば、Liイオン伝導度)は、例えば、1×10-5S/cm以上であることが好ましく、1×10-4S/cm以上であることがより好ましい。なお、固体電解質のイオン伝導度の値は、交流インピーダンス法により測定することができる。 Further, the sulfide solid electrolyte may be sulfide glass, crystallized sulfide glass, or a crystalline material obtained by a solid phase method. Note that sulfide glass can be obtained, for example, by performing mechanical milling (ball mill, etc.) on a raw material composition. Further, crystallized sulfide glass can be obtained, for example, by heat-treating sulfide glass at a temperature equal to or higher than the crystallization temperature. Further, the ionic conductivity (for example, Li ion conductivity) of the sulfide solid electrolyte at room temperature (25° C.) is preferably 1×10 −5 S/cm or more, for example, 1×10 −4 S/cm or more. More preferably, it is at least cm. Note that the ionic conductivity value of the solid electrolyte can be measured by an AC impedance method.
酸化物固体電解質としては、例えば、NASICON型構造を有する化合物等が挙げられる。NASICON型構造を有する化合物の一例としては、一般式Li1+xAlxGe2-x(PO4)3(0≦x≦2)で表される化合物(LAGP)、一般式Li1+xAlxTi2-x(PO4)3(0≦x≦2)で表される化合物(LATP)等が挙げられる。また、酸化物固体電解質の他の例としては、LiLaTiO(例えば、Li0.34La0.51TiO3)、LiPON(例えば、Li2.9PO3.3N0.46)、LiLaZrO(例えば、Li7La3Zr2O12)等が挙げられる。 Examples of the oxide solid electrolyte include compounds having a NASICON type structure. Examples of compounds having a NASICON type structure include a compound represented by the general formula Li 1+x AlxG e2-x (PO4) 3 (0≦x≦2) (LAGP), a compound represented by the general formula Li 1+x Alx Ti Examples include a compound (LATP) represented by 2-x (PO4) 3 (0≦x≦2). Other examples of oxide solid electrolytes include LiLaTiO (e.g., Li 0.3 4La 0.5 1TiO 3 ), LiPON (e.g., Li 2 .9 PO 3 .3 N 0.46 ), LiLaZrO (e.g., Li 7 La 3 Zr). 2 O 12 ), etc.
固体電解質の形状としては、例えば、真球状、楕円球状等の粒子形状、薄膜形状等が挙げられる。固体電解質が粒子形状である場合、その平均粒径(D50)は、特に限定されないが、40μm以下であることが好ましく、20μm以下であることがより好ましく、10μm以下であることがさらに好ましい。一方、平均粒径(D50)は、0.01μm以上であることが好ましく、0.1μm以上であることがより好ましい。 Examples of the shape of the solid electrolyte include particle shapes such as true spheres and ellipsoids, thin film shapes, and the like. When the solid electrolyte has a particle shape, the average particle diameter (D50) is not particularly limited, but is preferably 40 μm or less, more preferably 20 μm or less, and even more preferably 10 μm or less. On the other hand, the average particle diameter (D50) is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.1 μm or more.
負極活物質層14における固体電解質の含有量は、例えば、1~60質量%の範囲内であることが好ましく、10~50質量%の範囲内であることがより好ましい。ただし、負極活物質層14を構成する負極活物質としてリチウム金属を用いる場合には、負極活物質層14における固体電解質の含有量は、ゼロであることが好ましい。なお、ここで用いられるリチウム金属の形態としては、例えば、リチウム金属箔、リチウム合金金属箔(合金種はMg、Al、In等)、及び基材上に蒸着したリチウム(基材は、SUS泊、Al箔等)等が挙げられる。
The content of the solid electrolyte in the negative electrode
負極活物質層14は、上述した負極活物質および固体電解質に加えて、導電助剤およびバインダの少なくとも1つをさらに含有していてもよい。
In addition to the above-described negative electrode active material and solid electrolyte, the negative electrode
導電助剤としては、例えば、アルミニウム、ステンレス(SUS)、銀、金、銅、チタン等の金属、これらの金属を含む合金または金属酸化物;炭素繊維(具体的には、気相成長炭素繊維(VGCF)、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、活性炭素繊維等)、カーボンナノチューブ(CNT)、カーボンブラック(具体的には、アセチレンブラック、ケッチェンブラック(登録商標)、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラック等)等のカーボンが挙げられるが、これらに限定されない。 Examples of conductive aids include metals such as aluminum, stainless steel (SUS), silver, gold, copper, and titanium; alloys or metal oxides containing these metals; carbon fibers (specifically, vapor-grown carbon fibers); (VGCF), polyacrylonitrile carbon fiber, pitch carbon fiber, rayon carbon fiber, activated carbon fiber, etc.), carbon nanotubes (CNT), carbon black (specifically, acetylene black, Ketjen black (registered trademark)) , furnace black, channel black, thermal lamp black, etc.), but are not limited to these.
また、バインダとして採用される材料についても特に限定されず、当該技術分野において全固体電池10に適用可能なバインダとして機能するものであれば、公知の材料が採用されてよい。
Further, the material employed as the binder is not particularly limited, and any material known in the technical field may be employed as long as it functions as a binder that can be applied to the all-solid-
負極活物質層14の厚さは、目的とする全固体電池10の構成によっても異なるが、例えば、0.1~1000μmの範囲内であることが好ましい。
The thickness of the negative electrode
[正極活物質層]
正極活物質層13は、硫黄を含む正極活物質を含むことが好ましい。硫黄を含む正極活物質の種類としては、特に制限されないが、硫黄単体(S)のほか、有機硫黄化合物または無機硫黄化合物の粒子または薄膜が挙げられ、硫黄の酸化還元反応を利用して、充電時にリチウムイオンを放出し、放電時にリチウムイオンを吸蔵することができる物質であればよい。有機硫黄化合物としては、ジスルフィド化合物、国際公開第2010/044437号パンフレットに記載の化合物に代表される硫黄変性ポリアクリロニトリル、硫黄変性ポリイソプレン、ルベアン酸(ジチオオキサミド)、ポリ硫化カーボン等が挙げられる。なかでも、ジスルフィド化合物および硫黄変性ポリアクリロニトリル、およびルベアン酸が好ましく、特に好ましくは硫黄変性ポリアクリロニトリルである。ジスルフィド化合物としては、ジチオビウレア誘導体、チオウレア基、チオイソシアネート、またはチオアミド基を有するものがより好ましい。ここで、硫黄変性ポリアクリロニトリルとは、硫黄粉末とポリアクリロニトリルとを混合し、不活性ガス下もしくは減圧下で加熱することによって得られる、硫黄原子を含む変性されたポリアクリロニトリルである。その推定構造は、例えばChem.Mater.2011,23,5024-5028に示されているように、ポリアクリロニトリルが閉環して多環状になるとともに、Sの少なくとも一部はCと結合している構造である。この文献に記載されている化合物はラマンスペクトルにおいて、1330cm-1と1560cm-1付近に強いピークシグナルがあり、さらに、307cm-1、379cm-1、472cm-1、929cm-1付近にピークが存在する。一方、無機硫黄化合物は安定性に優れることから好ましく、具体的には、硫黄単体(S)、S-カーボンコンポジット、TiS2、TiS3、TiS4、NiS、NiS2、CuS、FeS2、Li2S、MoS2、MoS3等が挙げられる。なかでも、S、S-カーボンコンポジット、TiS2、TiS3、TiS4、FeS2およびMoS2が好ましく、硫黄単体(S)、S-カーボンコンポジット、TiS2およびFeS2がより好ましく、硫黄単体(S)が特に好ましい。ここで、S-カーボンコンポジットとは、硫黄粉末と炭素材料とを含み、これらを加熱処理または機械的混合に供することによって複合化した状態のものである。より詳細には、炭素材料の表面や細孔内に硫黄が分布している状態、硫黄と炭素材料がナノレベルで均一に分散し、それらが凝集して粒子となっている状態、細かな硫黄粉末の表面や内部に炭素材料が分布している状態、または、これらの状態が複数組み合わさった状態のものである。
[Cathode active material layer]
It is preferable that the positive electrode
正極活物質層13は、硫黄を含む正極活物質に代えて、硫黄を含まない正極活物質を含んでもよい。硫黄を含まない正極活物質としては、例えば、LiCoO2、LiMnO2、LiNiO2、LiVO2、Li(Ni-Mn-Co)O2等の層状岩塩型活物質、LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4等のスピネル型活物質、LiFePO4、LiMnPO4等のオリビン型活物質、Li2FeSiO4、Li2MnSiO4等のSi含有活物質等が挙げられる。また上記以外の酸化物活物質としては、例えば、Li4Ti5O12が挙げられる。
The cathode
場合によっては、2種以上の正極活物質が併用されてもよい。なお、上記以外の正極活物質が用いられてもよいことは勿論である。 In some cases, two or more types of positive electrode active materials may be used together. Note that, of course, positive electrode active materials other than those mentioned above may be used.
正極活物質の形状は、例えば、粒子状(球状、繊維状)、薄膜状等が挙げられる。正極活物質が粒子形状である場合、その平均粒径(D50)は、例えば、1nm~100μmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは10nm~50μmの範囲内であり、さらに好ましくは100nm~20μmの範囲内であり、特に好ましくは1~20μmの範囲内である。なお、本明細書において、活物質の平均粒径(D50)の値は、レーザー回折散乱法によって測定することができる。 Examples of the shape of the positive electrode active material include particulate (spherical, fibrous), thin film, and the like. When the positive electrode active material has a particle shape, the average particle diameter (D50) is, for example, preferably within the range of 1 nm to 100 μm, more preferably within the range of 10 nm to 50 μm, and still more preferably 100 nm to 100 μm. It is within the range of 20 μm, particularly preferably within the range of 1 to 20 μm. Note that in this specification, the value of the average particle diameter (D50) of the active material can be measured by a laser diffraction scattering method.
正極活物質層13における正極活物質の含有量は、特に限定されるものではないが、例えば、40~99質量%の範囲内であることが好ましく、50~90質量%の範囲内であることがより好ましい。
The content of the positive electrode active material in the positive electrode
正極活物質層13もまた、負極活物質層14と同様に導電助剤および/またはバインダをさらに含んでもよい。
Similarly to the negative electrode
[固体電解質層]
本実施形態に係る全固体電池10が備える正極側固体電解質層15および負極側固体電解質層(以下、これらをまとめて単に固体電解質層とも称する)は、固体電解質を主成分として含有し、上述した正極活物質層13と負極活物質層14との間に介在する層である。固体電解質層に含有される固体電解質の具体的な形態については上述したものと同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
[Solid electrolyte layer]
The positive electrode side
固体電解質層における固体電解質の含有量は、例えば、10~100質量%の範囲内であることが好ましく、50~100質量%の範囲内であることがより好ましく、90~100質量%の範囲内であることがさらに好ましい。 The content of the solid electrolyte in the solid electrolyte layer is, for example, preferably within the range of 10 to 100% by mass, more preferably within the range of 50 to 100% by mass, and within the range of 90 to 100% by mass. It is more preferable that
固体電解質層は、上述した固体電解質に加えて、バインダをさらに含有していてもよい。固体電解質層に含有されうるバインダの具体的な形態については上述したものと同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。 The solid electrolyte layer may further contain a binder in addition to the solid electrolyte described above. Since the specific form of the binder that can be contained in the solid electrolyte layer is the same as that described above, detailed explanation will be omitted here.
正極側固体電解質層15と負極側固体電解質層16のそれぞれの厚さは、目的とする全固体電池10の構成によっても異なるが、例えば、0.1~1000μmの範囲内であることが好ましく、0.1~300μmの範囲内であることがより好ましい。
The respective thicknesses of the positive electrode side
なお、図示しないが、全固体電池10は、収容する1又は複数の単電池層19から全固体電池10の外部に電力を取り出すための正極集電板、負極集電板を備えていてもよい。この場合、集電板を構成する材料は、特に制限されず、二次電池用の集電板として従来用いられている公知の高導電性材料が用いられうる。
Although not shown, the all-solid-
また、図示は省略するが、正極集電体11および負極集電体12と正極集電板および負極集電板との間を正極リードや負極リードを介して電気的に接続してもよい。正極および負極リードの構成材料としては、公知のリチウムイオン二次電池において用いられる材料が同様に採用されてよい。
Although not shown, the positive electrode
以上、第1実施形態の全固体電池10は、正極活物質層13を含む正極と、負極活物質層14を含む負極と、正極と負極との間に介在し、少なくとも2層で構成される固体電解質層(15,16)と、が積層された少なくとも一以上の単電池層19を備え、単電池層19の外周端は、固体電解質層(15,16)から正極の積層方向における端部および負極の積層方向における端部の少なくとも一方に向かって、固体電解質層(15,16)の外周端が最も外側に位置するような傾斜を有する。これにより、単電池層19を挟む方向に活物質層が崩れるほどの強い圧力が加えられた場合でも最外周部に位置する固体電解質層(15,16)の端部が壁のような役割を果たし、崩れた活物質層を構成する材料が固体電解質層を超えて正極から負極、又は負極から正極へ移動することを妨げるので、活物質層が崩れることに起因して正極と負極とが短絡することを抑制することができる。
As described above, the all-solid-
また、第1実施形態の全固体電池10は、固体電解質層(15,16)の外周端において当該固体電解質層(15,16)の面方向に垂直に引いた垂線と、単電池層19の外周端に形成される傾斜面との間の角度をα(傾斜角α)とすると、傾斜角αは、上記式(1)を満たすように設定される。これにより、充放電効率の低下を最小限に抑えながらも、加えられる圧力に起因して正極と負極とが短絡する虞を低減することができる適切な傾斜角αを設定することができる。
Further, in the all-solid-
また、第1実施形態の全固体電池10は、負極活物質層14が含有する負極活物質は、リチウムを含む金属で構成される。これにより、全固体電池10を高容量化することができる。
Further, in the all-solid-
[第2実施形態]
以下、第2実施形態の全固体電池10について説明する。本実施形態の全固体電池10は、正極側固体電解質層15および負極側固体電解質層16の平面視における面積が異なる点が第1実施形態と相違する。以下、第2実施形態の詳細について図3を参照して説明する。
[Second embodiment]
The all-solid-
図3は、第2実施形態の全固体電池10が備える単電池層19を説明する図である。図示するように、本実施形態の正極側固体電解質層15と負極側固体電解質層16とは、平面視における面積が異なっている。換言すれば、本実施形態の単電池層19は、正極側固体電解質層15と負極側固体電解質層16のいずれか一方が、最外周端に位置するように構成される。これにより、上述のように加えられた圧力に起因していずれか一方の活物質層が崩れた場合であっても、最外周端に位置する固体電解質層が、崩れた活物質層が他方の極へ移動するのを妨げる壁としてより強く機能するので、崩れた活物質層が固体電解質層を超えて正極から負極、又は負極から正極へ移動することをより効果的に妨げることができる。その結果、活物質層が崩れることに起因して正極と負極とが短絡することをより好適に抑制することができる。
FIG. 3 is a diagram illustrating the
ここで、本実施形態の正極側固体電解質層15と負極側固体電解質層16との平面視における大小関係は、正極活物質層13を構成する材料、すなわち、正極活物質層13に含まれる正極活物質の種類に応じて以下のように設定される。
Here, the size relationship in plan view between the positive electrode side
すなわち、正極活物質層13がリチウムを含まない材料で構成される場合には、正極側固体電解質層15の平面視における面積が、負極側固体電解質層16の平面視における面積より大きくなるように設定される。リチウムを含まない材料としては、例えば硫黄を含む正極活物質である。硫黄を含む正極活物質の種類としては、特に制限されないが、硫黄単体(S)のほか、有機硫黄化合物または無機硫黄化合物の粒子等であって、正極活物質層の詳細について上述したとおりである。
That is, when the positive electrode
ここで、正極活物質層13が硫黄を含む正極活物質で構成される場合には、製造された時点における全固体電池10は充電状態であり、正極活物質層13はリチウムを有さない。この場合、電池製造後の初回使用時(初回放電時)における当該正極活物質層13は、負極側から放出されたリチウムを吸蔵する。この時、リチウムを受ける側の極の活物質層の面積がリチウムを放出する側の極の活物質層よりも小さいと、リチウムの好適な移動が阻害され、リチウムが析出しやすくなってしまう。
Here, when the positive electrode
したがって、正極活物質層13がリチウムを含まない材料で構成される場合には、正極側固体電解質層15の平面視における面積を負極側固体電解質層16の平面視における面積より大きくなるように設定することにより、初回使用時(初回放電時)にリチウムを受け取る側の正極活物質層13を大きくすることができるので、リチウムが析出することを抑制することができる。
Therefore, when the positive electrode
一方、正極活物質層13がリチウムを含む材料で構成される場合には、例えば図3に示すように、負極側固体電解質層16の平面視における面積が、正極側固体電解質層15の平面視における面積より大きくなるように設定される。リチウムを含む材料としては、例えば上述の層状岩塩型活物質等である。
On the other hand, when the positive electrode
この場合、電池製造後の初回使用時における当該正極活物質層13は、負極側にリチウムを放出する。したがって、正極活物質層13がリチウムを含む材料で構成される場合には、負極側固体電解質層16の平面視における面積を正極側固体電解質層15の平面視における面積より大きくなるように設定することにより、初回使用時にリチウムを受け取る側の負極活物質層14を大きくすることができるので、リチウムが析出することを抑制することができる。
In this case, the positive electrode
このように、全固体電池10が製造された後の初回使用時(初回充放電時)にリチウムを受け取る側の極の活物質層を大きくすることによって、正極と負極の活物質層の平面視における大小差に起因してリチウムの移動が阻害されることを回避することができるので、初回使用時にリチウムの析出が生じることを抑制することができる。
In this way, when the all-solid-
以上、第2実施形態の全固体電池10によれば、固体電解質層(15,16)は、第1固体電解質層(正極側固体電解質層15)と第2固体電解質層(負極側固体電解質層16)との2層で構成され、第1固体電解質層と前記第2固体電解質層とは、平面視における面積が異なる。これにより、最外周端に位置する固体電解質層(15または16)が、強い圧力が加えられたことに起因して崩れた活物質層が他方の極へ移動するのを妨げる壁としてより強く機能するので、崩れた活物質層が固体電解質層を超えて正極から負極、又は負極から正極へ移動することをより効果的に妨げることができる。その結果、活物質層が崩れることに起因して正極と負極とが短絡することをより効果的に抑制することができる。
As described above, according to the all-solid-
また、第2実施形態の全固体電池10は、正極側の固体電解質層15を第1固体電解質層とし、負極側の固体電解質層16を前記第2固体電解質層とした場合であって、正極活物質層13が含有する正極活物質がリチウムを含まない材料により構成される場合は、第1固体電解質層の平面視における面積は第2固体電解質層より大きくなるように設定される。これにより、正極活物質層13が含有する正極活物質がリチウムを含まない材料で構成される場合には、初回使用時にリチウムを受け取る側の正極活物質層13を大きくすることができるので、特に初回使用時にリチウムが析出することを抑制することができる。
Further, in the all-
また、第2実施形態の全固体電池10は、正極側の固体電解質層15を第1固体電解質層とし、負極側の固体電解質層16を前記第2固体電解質層とした場合であって、正極活物質層13が含有する正極活物質がリチウムを含む材料により構成される場合は、第2固体電解質層の平面視における面積は第1固体電解質層より大きくなるように設定される。これにより、正極活物質層13が含有する正極活物質がリチウムを含む材料で構成される場合には、初回使用時にリチウムを受け取る側の負極活物質層14を大きくすることができるので、特に初回使用時にリチウムが析出することを抑制することができる。
Further, in the all-
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。また、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments merely show a part of the application examples of the present invention, and are not intended to limit the technical scope of the present invention to the specific configurations of the above embodiments. do not have. Furthermore, the above embodiments can be combined as appropriate.
10…全固体電池
13…正極活物質層
14…負極活物質層
15…第1固体電解質層(正極側固体電解質層)
16…第2固体電解質層(負極側固体電解質層)
19…単電池層
10... All
16...Second solid electrolyte layer (negative electrode side solid electrolyte layer)
19...Single cell layer
Claims (5)
負極活物質層を含む負極と、
前記正極と前記負極との間に介在し、少なくとも2層で構成される固体電解質層と、が積層された少なくとも一以上の単電池層を備え、
前記固体電解質層は、前記正極側の第1固体電解質層と、前記負極側の第2固体電解質層との2層で構成され、
前記第1固体電解質層と前記第2固体電解質層とは、平面視における面積が異なり、
前記単電池層の外周端は、
前記第1固体電解質層及び前記正極の外周端に設けられた傾斜であって、前記第1固体電解質層から前記正極の積層方向における端部に向かって、前記第1固体電解質層の外周端が前記正極よりも外側に位置するように形成された傾斜であり、前記正極の積層方向における端部に向かうほど前記単電池層の平面視における面積が小さくなるように形成された傾斜、及び/又は、
前記第2固体電解質層及び前記負極の外周端に設けられた傾斜であって、前記第2固体電解質層から前記負極の積層方向における端部に向かって、前記第2固体電解質層の外周端が前記負極よりも外側に位置するように形成された傾斜であり、前記負極の積層方向における端部に向かうほど前記単電池層の平面視における面積が小さくなるように形成された傾斜、を有し、
前記固体電解質層の外周端は、前記正極及び前記負極の外周端よりも外側に位置している、
全固体電池。 a positive electrode including a positive electrode active material layer;
a negative electrode including a negative electrode active material layer;
A solid electrolyte layer interposed between the positive electrode and the negative electrode and composed of at least two layers, and at least one or more unit cell layers stacked,
The solid electrolyte layer is composed of two layers: a first solid electrolyte layer on the positive electrode side and a second solid electrolyte layer on the negative electrode side,
The first solid electrolyte layer and the second solid electrolyte layer have different areas in plan view,
The outer peripheral edge of the cell layer is
A slope provided at the outer peripheral edge of the first solid electrolyte layer and the positive electrode, the outer peripheral edge of the first solid electrolyte layer being inclined from the first solid electrolyte layer toward the end in the stacking direction of the positive electrode. An inclination formed to be located outside of the positive electrode, and an inclination formed such that the area of the unit cell layer in plan view becomes smaller toward the end of the positive electrode in the stacking direction, and/or ,
A slope provided at the outer peripheral edge of the second solid electrolyte layer and the negative electrode, the outer peripheral edge of the second solid electrolyte layer being inclined from the second solid electrolyte layer toward the end in the stacking direction of the negative electrode. The slope is formed to be located on the outside of the negative electrode, and the slope is formed such that the area of the unit cell layer in plan view becomes smaller toward the end of the negative electrode in the stacking direction. ,
The outer peripheral end of the solid electrolyte layer is located outside the outer peripheral ends of the positive electrode and the negative electrode,
All-solid-state battery.
全固体電池製造直後の状態の時に、前記正極活物質層が含有する正極活物質がリチウムを含まない材料により構成される場合は、前記第1固体電解質層の平面視における面積は前記第2固体電解質層より大きくなるように設定される、
全固体電池。 The all-solid-state battery according to claim 1 ,
When the positive electrode active material contained in the positive electrode active material layer is made of a material that does not contain lithium immediately after manufacturing the all- solid-state battery, the area of the first solid electrolyte layer in plan view is equal to that of the second solid electrolyte layer. set to be larger than the electrolyte layer,
All-solid-state battery.
全固体電池製造直後の状態の時に、前記正極活物質層が含有する正極活物質がリチウムを含む材料により構成される場合は、前記第2固体電解質層の平面視における面積は前記第1固体電解質層より大きくなるように設定される、
全固体電池。 The all-solid-state battery according to claim 1 ,
When the positive electrode active material contained in the positive electrode active material layer is made of a material containing lithium immediately after manufacturing the all- solid-state battery, the area of the second solid electrolyte layer in plan view is equal to the area of the first solid electrolyte. set to be larger than the layer,
All-solid-state battery.
前記固体電解質層の外周端において当該固体電解質層の面方向に垂直に引いた垂線と、前記単電池層の外周端に形成される傾斜面との間の角度をαとすると、当該αは、次式1を満たすように設定され、
t1の単位はmmである、
全固体電池。
If α is the angle between a perpendicular drawn perpendicularly to the surface direction of the solid electrolyte layer at the outer peripheral end of the solid electrolyte layer and an inclined plane formed at the outer peripheral end of the unit cell layer, then α is: It is set to satisfy the following formula 1,
The unit of t1 is mm,
All-solid-state battery.
全固体電池製造直後の状態の時に、前記負極活物質層が含有する負極活物質は、リチウムを含む金属で構成される、
全固体電池。 The all-solid-state battery according to any one of claims 1 to 4 ,
Immediately after manufacturing the all-solid-state battery, the negative electrode active material contained in the negative electrode active material layer is composed of a metal containing lithium.
All-solid-state battery.
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