KR101379064B1 - 전고체 전지의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

간이한 공정으로, 고애스펙트비의 고체 전해질층을 확실하게 형성할 수 있고, 대용량화 및 고속 충방전이 우수한 리튬 이온 2차 전지 등의 전지를 실현하기 위한 전지용 전극을 얻기 위한 기술을 제공한다. 본 발명은, 활물질 재료를 선상으로 토출하는 제1 노즐을 집전체에 대해 상대 이동시켜, 집전체 상에 복수개의 선상 활물질부를 형성하는 선상 활물질부 형성 공정과, 제1 전해질 재료를 선상으로 토출하는 제2 노즐을 집전체에 대해 상대 이동시켜, 복수개의 선상 활물질부 상의 각각에 선상 전해질부를 형성하여 선상 활물질·전해질부를 형성하는 제1 전해질층 도포 공정과, 선상 전해질부에 광을 조사하여 경화시키는 광경화 공정과, 선상 활물질·전해질부 전체와, 집전체 상에 있어서의 선상 활물질·전해질부 사이에, 제2 전해질 재료를 도포하여 제2 전해질층을 형성하는 제2 전해질층 도포 공정을 포함하는 전고체 전지의 제조 방법이다.

Description

전고체 전지의 제조 방법{PREPARATION PROCESS OF ALL-SOLID BATTERY}
본 발명은 리튬 이온 2차 전지 등의 전고체 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
양극, 음극, 전해질(고체 전해질) 및 세퍼레이터 등으로 구성되어 있는 리튬 이온 2차 전지는, 경량, 대용량 또한 고속 충방전 가능하기 때문에, 현재, 휴대용 컴퓨터나 휴대전화 등의 모바일 기기나 자동차 등의 분야에서 널리 보급되어 있는데, 한층 더 대용량화 및 고속 충방전을 위해서, 다양한 연구가 이뤄지고 있다.
이 대용량화 및 고속 충방전을 위해서는, 양극 및 음극에 각각 포함되는 양극 활물질 및 음극 활물질과 전해질의 반응이 율속(律速)이 되는 곳, 전해질의 리튬 이온 전도도가 낮기 때문에, 양극과 음극의 간격을 가능한 한 좁게, 또한, 양극 및 음극의 전극 면적을 가능한 한 크게 하는 것, 특히 양극 활물질 및 음극 활물질과 전해질의 접촉 면적을 증대시키는 것이 중요하다.
이 점에 착안하여, 예를 들면, 특허 문헌 1(일본국 특허 공개 2011-70788호 공보)에서는, 저비용, 고안정성, 고에너지 밀도·고출력을 실현하는 전고체 전지 구조를 제공하는 것을 의도해, 요철 구조를 갖는 활물질층을 포함하는 3 차원 구조의 전극을 갖는 전고체 전지의 제조 방법이 제안되어 있다.
　즉, 상기 특허 문헌 1에서는, 기재의 표면에 제1의 활물질을 포함하는 도포액을 도포하여 소정의 요철 패턴을 갖는 제1 활물질층을 형성하는 제1 활물질층 형성 공정과, 상기 제1 활물질층 형성 공정 후에, 상기 기재의 표면에 상기 제1 활물질층이 적층되어 이루어지는 적층체의 표면에 고분자 전해질을 포함하는 도포액을 도포하고, 그 적층체 표면의 상기 요철 패턴을 대략 추종한 요철을 갖는 고체 전해질층을 형성하는 고체 전해질층 형성 공정과, 고체 전해질층 형성 공정 후에, 상기 고체 전해질층의 표면에 제2의 활물질을 포함하는 도포액을 도포하고, 상기 고체 전해질층과 접하는 면과 반대측 면이 대략 평탄한 제2 활물질층을 형성하는 제2 활물질층 형성 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전고체 전지의 제조 방법이 제안되어 있다(특허 문헌 1, 청구항 1 등을 참조).
그런데, 종래의 고체(고분자) 전해질을 이용한 리튬 이온 2차 전지를 제작하는 경우, 먼저, 집전체 상에 음극 활물질 재료 또는 양극 활물질 재료를 도포하고, 진공중, 90℃부근에서 약 5시간, 충분히 건조시킨다. 그 후, 그 위에, 중합성 전해질 모노머와 리튬염을 포함하는 전해질의 전구체막을 형성하고, 100℃부근에서 가열함으로써, 건조 및 중합 반응을 행하여 겔상의 전해질막을 형성한다. 이어서, 대극이 되는 활물질을 도포·건조한 후, 집전체를 형성하여, 리튬 이온 2차 전지를 제작한다.
이러한 종래의 리튬 이온 2차 전지의 제작 방법에서는, 중합성 전해질 모노머의 중합은, 대략 평탄한 활물질층의 표면 상에서 행해지므로, 가열을 수반하는 중합 반응시에 유동성을 보이더라도, 냉각 후에는 평탄하고 대략 균일한 고체 전해질층을 얻을 수 있어, 특별한 문제는 없었다.
일본국 특허 공개 2011-70788호 공보
그러나, 상기 특허 문헌 1에서 제안되어 있는 기술에서도, 고애스펙트비의 고체 전해질층을 형성할 수 있지만, 요철 패턴을 갖는 제1 활물질층의 표면 상에 고체 전해질층을 형성해야 하는 점, 제1 활물질층의 요철 패턴을 추종한 전구체막을 형성해도, 전해질은 열가소성을 갖기 때문에, 가열을 수반하는 중합 반응시에 유동성을 띠게 되어 버려, 오목부에 다량의 전해질이 흘러든 상태로 고체 전해질층이 형성되어 버려, 저애스펙트비의 고체 전해질층이 형성되어 버릴 우려가 있다. 그 결과, 얻어진 고체 전해질층과 제2 활물질층의 접촉 면적이 저감하여, 대용량화 및 고속 충방전과 같은 전지 성능을 해쳐 버린다는 문제가 발생한다.
그래서, 본 발명의 목적은, 간이한 공정으로, 고애스펙트비의 고체 전해질층을 보다 확실하게 형성할 수 있어, 대용량화 및 고속 충방전이 우수한 리튬 이온 2차 전지 등의 전고체 전지를 실현하기 위한 전지용 전극을 얻기 위한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명자들은,
활물질 재료를 선상(線狀)으로 토출하는 제1 노즐을 집전체에 대해 상대 이동시켜, 상기 집전체 상에 복수개의 선상 활물질부를 형성하는 선상 활물질부 형성 공정과,
제1 전해질 재료를 선상으로 토출하는 제2 노즐을 상기 집전체에 대해 상대 이동시켜, 상기 복수개의 선상 활물질부 상의 각각에 선상 전해질부를 형성하여 선상 활물질·전해질부를 형성하는 제1 전해질층 도포 공정과,
상기 선상 전해질부에 광을 조사하여 경화시키는 광경화 공정과,
상기 선상 활물질·전해질부 전체와, 상기 집전체 상에 있어서의 상기 선상 활물질·전해질부 사이에, 제2 전해질 재료를 도포하여 제2 전해질층을 형성하는 제2 전해질층 도포 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체(全固體) 전지의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 전고체 전지의 제조 방법에 의하면, 개개의 선상 활물질부 상에 선상 전해질부를 형성하고, 상기 선상 전해질부에 광을 조사하여 일단 경화시키고, 이어서, 선상 활물질·전해질부의 표면 전체와, 선상 활물질·전해질부 사이의 전체를 덮는 제2 전해질층을 형성하고, 전해질부와 제2 전해질층으로 구성된 고체 전해질층을 갖는 전고체 전지를 제조한다. 따라서, 가열을 수반하는 중합 반응을 거쳐도, 고애스펙트비의 고체 전해질층을 확실하게 형성할 수 있으며, 제2 활물질층과의 접촉 면적을 저감시키지 않고, 대용량화 및 고속 충방전과 같은 전지 성능이 우수한 전고체 전지를 얻을 수 있다.
상기 본 발명의 전고체 전지의 제조 방법에서는, 상기 제1 전해질층 도포 공정을 실행하면서, 상기 광경화 공정을 실행하는 것이 바람직하다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 전고체 전지의 제조 방법에서는, 선상 활물질·전해질부를 형성하는 제1 전해질층 도포 공정 및 광경화 공정을 동시에 행함으로써, 제조 시간을 단축할 수 있다.
또, 상기 본 발명의 전고체 전지의 제조 방법에서는, 상기 제1 전해질 재료와 상기 제2 전해질 재료가 같은 조성을 갖고 있어도 되고 상이한 조성을 갖고 있어도 되지만, 같은 조성을 갖고 있는 것이 바람직하다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 전고체 전지의 제조 방법에서는, 제1 전해질 재료에 추가하여 별도의 제2 전해질 재료를 준비할 필요가 없고, 제조 공정의 간략화를 도모할 수 있다.
또, 상기 본 발명의 전고체 전지의 제조 방법에서는, 상기 제2 전해질층 도포 공정을, 스프레이법 또는 스핀 코트법으로 행하는 것이 바람직하다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 전고체 전지의 제조 방법에 의하면, 상기 선상 활물질·전해질부 전체와, 상기 집전체 상에 있어서의 상기 선상 활물질·전해질부 사이를 덮는 고체 전해질층을 간단한 공정으로 확실하게 형성할 수 있다.
본 발명에 의하면, 간이한 공정으로, 고애스펙트비의 고체 전해질층을 보다 확실하게 형성할 수 있어, 대용량화 및 고속 충방전이 우수한 리튬 이온 2차 전지 등의 전고체 전지를 실현하기 위한 전지용 전극을 얻기 위한 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 있어서 제조되는 리튬 이온 2차 전지의 개략 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 있어서 음극 집전체(10)의 표면에 음극 활물질 재료로 이루어지는 복수개의 선상 음극 활물질부(12)를 형성한 구조체(음극)(20)의 개략 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 노즐 디스펜스법에 의해 복수개의 선상 음극 활물질부로 이루어지는 음극 활물질층(12)을 형성하는 모습을 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 음극 집전체(10)의 표면에 복수개의 선상 음극 활물질부로 이루어지는 음극 활물질층(12) 상에, 선상 전해질부(14a)를 형성하고, 활물질·전해질부(13)를 형성한 구조체(22)의 개략 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 노즐 디스펜스법에 의해 선상 음극 활물질부(12) 상에, 선상 전해질부(14a)를 형성하면서, 선상 전해질부(14a)에 광을 조사하여 경화시키는 모습을 나타낸 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 선상 활물질·전해질부(13)의 표면 전체와 음극 집전체(10) 상에 있어서의 선상 전해질부(14a) 사이에, 제2 전해질 재료를 도포하여 제2 전해질층(14b)을 형성한 구조체(24)의 개략 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 스핀 코트법을 이용해 제2 전해질 재료를 도포하여 제2 전해질층(14b)을 형성하는 모습을 모식적으로 나타낸 도면이다
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 독터 블레이드법을 이용해, 양극 활물질층(16)을 형성하는 모습을 모식적으로 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 전고체 전지의 제조 방법의 실시형태에 대해서 설명하는데, 본 발명은 이들에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명에서는, 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 달아, 중복되는 설명은 생략하는 경우도 있다. 또, 도면은, 본 발명을 개념적으로 설명하기 위한 것이므로, 이해를 용이하게 하기 위해서, 필요에 따라서 치수, 비 또는 수를 과장 또는 간략화하여 나타낸 경우도 있다.
본 실시형태에서는, 도 1에 나타낸 구조의 리튬 이온 2차 전지를 제조하는 경우에 대해서 본 발명을 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 있어서 제조되는 리튬 이온 2차 전지의 개략 종단면도이다. 또, 도 2는, 본 발명의 일 실시형태에 있어서 음극 집전체(10)의 표면에 음극 활물질 재료로 이루어지는 복수개의 서로 대략 평행한 선상 음극 활물질부(12a)를 형성한 구조체(음극)(20)의 개략 종단면도이다.
본 실시형태의 리튬 이온 2차 전지(1)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 음극 집전체(10) 위에 복수개의 선상 음극 활물질부(12a)로 이루어지는 음극 활물질층(12), 고체 전해질층(14), 양극 활물질층(16) 및 양극 집전체(18)를 이 순서대로 적층한 구조를 갖고 있다. 음극 집전체(10)와 음극 활물질층(12)이 음극을 구성하고, 고체 전해질층(14)은, 선상 전해질부(14a)와 제2 전해질층(14b)으로 구성되어 있다.
선상 전해질부(14a)는, 음극 활물질층(12)을 구성하는 복수개의 선상 음극 활물질부(12a) 상에 각각 형성되고, 선상 음극 활물질부(12a)와 선상 전해질부(14a)로 이루어지는 선상 음극 활물질·전해질부(13)(도 4를 참조)와, 음극 집전체(10) 표면의 노출 부분의 전체를 덮도록 제2 전해질층(14b)이 형성되어 있다. 그리고, 선상 전해질부(14a)와 제2 전해질층(14b)이 고체 전해질층(14)을 구성하고 있다. 양극 활물질층(16)과 양극 집전체(18)가 양극을 구성한다. 본 명세서에서는, X, Y 및 Z좌표 방향을 각 도면에 나타낸 바와 같이 정의한다. 또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 복수개의 선상 전해질부(14a)는, 음극 집전체(10)의 면에 대략 평행한 방향으로부터 본 경우에, 제1 전해질층(14A)을 구성한다.
복수개의 선상 음극 활물질부(12a)로 구성되는 음극 집전체(10)로는, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 공지의 재료를 이용할 수 있는데, 예를 들면 알루미늄박 등의 금속막이면 된다. 또, 도시하지 않았으나, 이 음극 집전체(10)는, 절연성의 기재의 표면에 형성되어 있어도 된다. 이러한 기재로는 절연성 재료로 형성된 평판 형상 부재를 이용하면 되고, 이러한 절연성 재료로는, 예를 들면 수지, 유리 또는 세라믹 등을 들 수 있다. 또, 기재는 가요성을 갖는 플렉시블 기판이어도 된다.
음극 활물질층(12)은, 도 1(및 도 3)에 나타낸 바와 같이, 음극 집전체(10) 상에 있어서 Y방향을 따라 연장되도록 형성된 복수개의 선상 활물질부(12)로 구성되어 있다. 음극 활물질층(12)에 포함되는 음극 활물질로는, 본원 발명의 기술 분야에서 상용되는 것을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 금속, 금속 섬유, 탄소 재료, 산화물, 질화물, 규소, 규소 화합물, 주석, 주석 화합물, 각종 합금 재료 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 용량 밀도의 크기 등을 고려하면, 산화물, 탄소 재료, 규소, 규소 화합물, 주석, 주석 화합물 등이 바람직하다. 산화물로는, 예를 들면, 식:Li4 /3Ti5 /3- xFexO4(0≤x≤0.2)로 표시되는 티탄산 리튬 등을 들 수 있다. 탄소 재료로는, 예를 들면, 각종 천연 흑연(그라파이트), 코크스, 흑연화 도상 탄소, 탄소섬유, 구상 탄소, 각종 인조 흑연, 비정질 탄소 등을 들 수 있다. 규소 화합물로는, 예를 들면, 규소 함유 합금, 규소 함유 무기 화합물, 규소 함유 유기 화합물, 고용체 등을 들 수 있다. 규소 화합물의 구체적인 예로는, 예를 들면, SiOa(0.05＜a＜1.95)로 표시되는 산화 규소, 규소와 Fe, Co, Sb, Bi, Pb, Ni, Cu, Zn, Ge, In, Sn 및 Ti로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함하는 합금, 규소, 산화 규소 또는 합금에 포함되는 규소의 일부가 B, Mg, Ni, Ti, Mo, Co, Ca, Cr, Cu, Fe, Mn, Nb, Ta, V, W, Zn, C, N 및 Sn으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소로 치환된 규소 화합물 또는 규소 함유 합금, 이들의 고용체 등을 들 수 있다. 주석 화합물로는, 예를 들면, SnOb(0＜b＜2), SnO2, SnSiO3, Ni2Sn4, Mg2Sn 등을 들 수 있다. 음극 활물질은 1종을 단독으로 이용해도 되고, 필요에 따라서 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.
또, 음극 활물질층(12)은, 도전조제를 포함하고 있어도 된다. 도전조제로는, 본 발명의 기술 분야에서 상용되는 것을 사용할 수 있고, 예를 들면, 천연 흑연, 인조 흑연 등의 그라파이트류, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본 블랙류, 탄소 섬유, 금속 섬유 등의 도전성 섬유류, 불화 카본, 알루미늄 등의 금속 분말류, 산화 아연 등의 도전성 위스커류, 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물, 페닐렌 유도체 등의 유기 도전성 재료 등을 들 수 있다. 도전제는 1종을 단독으로 사용할 수 있고 또는 필요에 따라서 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
음극 활물질층(12)을 구성하는 복수개의 선상 음극 활물질부(12a)의 상측에는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 선상 음극 활물질부(12a)와 선상 전해질부(14a)로 이루어지는 복수개의 선상 음극 활물질·전해질부(13)를 덮는 제2 전해질층(14b)이 형성되어 있다. 이 제2 전해질층(14b)과 선상 전해질부(14a)로 고체 전해질층(14)이 구성되어 있다.
고체 전해질층(14)은, 선상 전해질부(14a)에 의해, 고애스펙트비를 실현하고 있다. 그리고, 제2 전해질층(14b)에 의해, 음극 활물질층(12) 표면의 요철을 추종하도록 음극 활물질층(12) 및 선상 전해질부(14a)의 대략 전체를 균일하게 덮고 있으며, 따라서, 고체 전해질층(14)의 표면도 요철 형상을 갖고 있다.
고체 전해질층(14)에 포함되는 고체 전해질로는, 예를 들면, 폴리에틸렌옥사이드 및/또는 폴리스티렌 등의 수지 등의 고분자 전해질 모노머 재료를 들 수 있고, 지지염으로는, 예를 들면, 6불화인산리튬(LiPF6), 과염소산리튬(LiClO4) 및 리튬비스트리플루오로메탄설포닐이미드(LiTFSI) 등의 리튬염 등을 들 수 있다. 붕산에스테르폴리머전해질을 이용해도 된다.
본 실시형태에서는, 후술하는 바와 같이, 고체 전해질층(14)을 구성하는 선상 전해질부(14a) 및 제2 전해질층(14b)의 형성에 이용하는 제1 전해질 재료 및 제2 전해질 재료에, 광경화성 수지가 포함되어 있다. 물론, 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위에서, 여러 가지의 첨가제를 혼합해도 된다.
고체 전해질층(14)의 상측에는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 양극 활물질층(16)이 설치되어 있다. 양극 활물질층(16)의 하면측은 고체 전해질층(14) 상면의 요철을 따른 요철 형상을 갖는데, 그 상면측은 대략 평탄 형상을 갖는다.
양극 활물질층(16)이 포함하는 양극 활물질(분말)로는, 예를 들면, 리튬 함유 복합 금속 산화물, 칼코겐 화합물, 이산화 망간 등을 들 수 있다. 리튬 함유 복합 금속 산화물은, 리튬과 천이 금속을 포함하는 금속 산화물 또는 상기 금속 산화물 중의 천이 금속의 일부가 이종 원소에 의해 치환된 금속 산화물이다. 여기서, 이종 원소로는, 예를 들면, Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, B 등을 들 수 있으며, Mn, Al, Co, Ni, Mg 등이 바람직하다. 이종 원소는 1종이어도 되고 또는 2종 이상이어도 된다. 이들 중에서도, 리튬 함유 복합 금속 산화물을 바람직하게 사용할 수 있다. 리튬 함유 복합 금속 산화물로는, 예를 들면, LixCoO2, LixNiO2, LixMnO2, LixCoyNi1 - y02, LixCoyM1 - yOz, LixNi1 - yMyOz, LixMn2O4, LixMn2-yMyO4, LiMPO4, Li2MPO4F(상기 각 식 중, 예를 들면, M은 Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, V 및 B로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종. 0＜x≤1.2, 0＜y≤0.9, 2.0≤z≤2.3), LiMeO2(식 중, Me=MxMyMz;Me 및 M은 천이 금속, x+y+z=1) 등을 들 수 있다. 리튬 함유 복합 금속 산화물의 구체적인 예로는, 예를 들면, LiNi1 /3Mn1 /3Co1 /3O2, LiNi0 .8Co0 .15Al0 .05O2 등을 들 수 있다. 여기서, 상기 각 식 중 리튬의 몰비를 나타내는 x값은, 충방전에 의해 증감한다. 또, 칼코겐 화합물로는, 예를 들면 2황화티탄, 2황화몰리브덴 등을 들 수 있다. 양극 활물질은 1종을 단독으로 사용할 수 있으며 2종 이상을 병용해도 된다. 양극 활물질층(16)에는, 음극 활물질층(12)에 관하여 상기에 기재한 도전조제를 포함해도 된다.
이와 같이 대략 평탄 형상을 갖는 양극 활물질층(16)의 상면측에는, 양극 집전체(18)이 적층되어 있으며, 이에 의해 리튬 이온 2차 전지(1)가 형성되어 있다. 양극 집전체(18)로는, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 공지의 재료를 이용할 수 있는데, 예를 들면 구리박 등의 금속막이면 된다. 또, 도시하지 않았으나, 이 양극 집전체(18)는, 절연성의 기재의 표면에 형성되어 있어도 된다. 이러한 기재로는 절연성 재료로 형성된 평판 형상 부재를 이용하면 되고, 이러한 절연성 재료로는, 예를 들면 수지, 유리 또는 세라믹 등을 들 수 있다. 또, 기재는 가요성을 갖는 플렉시블 기판이어도 된다.
또한, 이 리튬 이온 배터리 2차 전지(1)에는, 도시하지 않았으나, 적절히 탭 전극이 설치되어 있어도 되고, 또, 복수의 리튬 이온 배터리 2차 전지(1)를 직렬 및/또는 병렬로 접속하여 리튬 이온 2차 전지 장치로 해도 된다.
이러한 구조를 갖는 본 실시형태의 리튬 이온 2차 전지는, 박형이며 굽힘 용이하다. 또, 음극 활물질층(12)을 도시한 바와 같은 요철을 갖는 입체적 구조로 하여, 그 체적에 대한 표면적을 크게 하고 있으므로, 얇은 고체 전해질층(14)을 개재한 양극 활물질층(16)과 대향하는 접촉 면적을 크게 확보할 수 있어, 고효율·고출력이 얻어진다. 이와 같이, 본 실시형태의 리튬 이온 2차 전지(1)는 소형이며 고성능이다.
다음에, 상기한 본 실시형태에서의 전극 및 리튬 이온 2차 전지(1)를 제조하는 방법에 대해서 설명한다. 본 실시형태의 리튬 이온 2차 전지(1)를 제조할 때에는, 음극 집전체(10)에 복수개의 선상 음극 활물질부(12a)로 이루어지는 음극 활물질층(12)을 형성하여 음극을 제조하고, 선상 음극 활물질부(12a) 각각의 상면에 선상 전해질부(14a)를 형성하고, 선상 전해질부(14a)를 일단 광경화시킨 후, 음극 활물질층(12) 및 선상 전해질부(14a)로 이루어지는 선상 음극 활물질·전해질부(13) 전체와, 음극 집전체(10) 표면의 노출 부분에 제2 전해질 재료를 도포하여 제2 전해질층(14b)을 형성한다.
(1) 선상 음극 활물질부(음극 활물질층) 형성 공정
먼저, 본 실시형태에서의 음극 활물질층(12)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 실시형태의 음극 활물질층(12)은, 음극 활물질 재료를 선상으로 토출하는 제1 노즐을 음극 집전체(10)에 대해 상대 이동시켜, 음극 집전체(10) 상에 복수개의 선상 음극 활물질부(12a)를 형성함으로써 형성한다. 이에 의해, 도 2에 나타낸 바와 같이, 음극 집전체(10)의 표면에 음극 활물질 재료로 이루어지는 복수개의 선상 음극 활물질부(12a)로 형성된 음극 활물질층(12)을 갖는 구조체(음극)(20)가 얻어진다.
우선, 도 3에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 시트형상의 음극 집전체(10)가, 예를 들면 반송 롤러(도시하지 않음)에 의해 화살표(Y1)의 방향으로 반송됨으로써, 제1 노즐(40)을 음극 집전체(10)에 대해 상대 이동시킨다(따라서, 이들 롤러는 주사 수단이라고도 할 수 있다).
반송되는 음극 집전체(10)의 표면에는, 제1 노즐(40)로부터, 페이스트 형상의 음극 활물질 재료가 간격을 두고 복수개의 선상 음극 활물질부(12a)를 형성하도록 토출된다. 본 실시형태에서는, 제1 노즐(40)의 위치는 고정되어 있으며, 음극 집전체(10)가 반송됨으로써, 제1 노즐(40)이 음극 집전체(10)에 대해 상대 이동된다.
페이스트 형상의 음극 활물질 재료는, 상기 음극 활물질과, 상기 도전조제와, 결착재와, 용제 등을 상법에 의해 교반·혼합(혼련)하여 얻어지는 혼합물로 구성되고, 제1 노즐(40)로부터 토출할 수 있도록 여러 가지 점도를 가질 수 있는데, 본 실시형태에서는, 예를 들면, 전단 속도 1 s-1에서, 하한 10Pa·s, 상한 10000Pa·s정도인 것이 바람직하다. 또한, 각 성분은 용제에 용해되어 있어도 되고 분산되어 있어도 된다(일부 용해되어 잔부가 분산하고 있는 경우도 포함한다).
또, 음극 활물질층 형성 공정에 이용하는 음극 활물질 재료의 고형분 비율은, 음극 활물질 재료가 제1 노즐(40)로부터 토출될 수 있도록 여러 가지 고형분 비율을 가질 수 있다. 이들의 점도 및 고형분 비율은, 음극 활물질, 도전조제, 결착재 및 용제 등의 성분의 종류나 배합량, 치수 또는 형상 등에 따라서도 상이하나, 상기 음극 활물질과, 상기 도전조제와, 결착재와, 용제 등을 상법에 의해 교반·혼합(혼련)할 때의 혼련 시간의 길이에 따라, 조정할 수 있다.
결착제로는, 본 발명의 기술 분야에서 상용되는 것을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 폴리불화비닐리덴(PVDF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아라미드 수지, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산메틸에스테르, 폴리아크릴산에틸에스테르, 폴리아크릴산헥실에스테르, 폴리메타크릴산, 폴리메타크릴산메틸에스테르, 폴리메타크릴산에틸에스테르, 폴리메타크릴산헥실에스테르, 폴리아세트산비닐, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에테르, 폴리에테르술폰, 폴리헥사플루오로프로필렌, 스티렌-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌디엔 공중합체, 카복시메틸셀룰로오스 등을 들 수 있다. 또, 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌, 퍼플루오로알킬 비닐에테르, 불화비닐리덴, 클로로트리플루오로에틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 펜타플루오로프로필렌, 플루오로메틸비닐에테르, 아크릴산, 헥사디엔 등으로부터 선택되는 모노머 화합물의 공중합체를 결착제로서 이용해도 된다. 결착제는 1종을 단독으로 사용할 수 있고 또는 필요에 따라서 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
용제로는, 고체 전해질층(14)을 구성하는 6불화인산리튬(LiPF6) 등을 분해하지 않도록, 물을 제외한 유기용매를 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 유기용매로는, 본 발명의 기술 분야에서 상용되는 것을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 디메틸아민, 아세톤, 시클로헥사논 등을 들 수 있다. 유기용매는 1종을 단독으로 사용할 수 있고 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
여기서, 도 3의 (a)는, 음극 활물질층(12)을 구성하는 복수개의 선상(볼록한 라인 형상) 음극 활물질부(12a)가 형성되는 모습을 모식적으로 나타낸 측면도(즉, 반송되는 음극 집전체(10)의 주면에 대해 대략 평행한 방향으로부터 본 경우에 보이는 도면)이며, 도 3의 (b)는, 음극 활물질층(12)을 구성하는 선상 음극 활물질부(12a)가 형성되는 모습을 모식적으로 나타낸 사시도이다.
이 노즐 디스펜스법에서는, 도포액인 음극 활물질 재료를 토출하기 위한 토출구가 복수 설치된 제1 노즐(40)을, 음극 집전체(10) 상방에 배치하고, 그 토출구로부터 일정량의 음극 활물질 재료를 토출시키면서, 음극 집전체(10)를 제1 노즐(40)에 대해 상대적으로 화살표(Y1) 방향으로 일정 속도로 반송시킨다. 이렇게 함으로써, 음극 집전체(10) 상에는, Y방향을 따라 음극 활물질 재료로 이루어지는 복수개의 선상 음극 활물질부(12a)가 형성되어 스트라이프 형상의 패턴이 되도록 도포된다.
제1 노즐(40)에 복수의 토출구를 설치하면 복수개의 선상 음극 활물질부(12a)가 형성되어 스트라이프 형상으로 할 수 있고, 음극 집전체(10)의 반송을 계속함으로써, 음극 집전체(10)의 전체면에 스트라이프 형상으로 선상 음극 활물질부(12a)를 형성할 수 있다.
여기서, 음극 활물질층(12)은, 아직 용제 등을 포함하는, 이른바 도포막 상태이므로, 음극 활물질층(12)이 설치된 음극 집전체(10)는, 건조 수단인 송풍기 등의 하측 영역을 빠져 나가도록 반송되어, 드라이 에어에 의해 건조 공정이 실시되어도 된다. 이러한 건조 공정을 거치거나, 또는 거치지 않고, 도 2에 나타낸 구조체(즉, 음극 집전체(10)와, 음극 집전체(10)의 표면에 형성된 음극 활물질층(12)을 포함하는 구조체)(20)가 얻어진다.
또한, 건조 공정의 건조 온도는, 음극 활물질층(12)을 건조시켜 그 형상을 가고정시킬 수 있는 범위면 되고, 예를 들면 5℃~50℃의 범위 내, 바람직하게는 상온(23℃)~50℃의 범위 내의 온도면 된다. 또, 건조 공정의 건조 시간은, 음극 집전체(10)의 반송 속도에 따라 제어할 수도 있다.
(2) 제1 전해질층 도포 공정
상기와 같이 음극 활물질층(12)을 형성한 음극 집전체(10)에 대해, 제1 전해질 재료를 선상으로 토출하는 제2 노즐을 상대 이동시켜, 음극 활물질층(12)을 구성하는 복수개의 선상 음극 활물질부(12a) 상에, 각각 선상 전해질부(14a)를 형성한다.
이에 의해, 도 4에 나타낸 바와 같이, 음극 집전체(10)의 표면에 형성된 음극 활물질층(12)을 구성하는 선상 음극 활물질부(12a) 상에, 선상 전해질부(14a)가 형성되어, 선상 음극 활물질·전해질층부(13)를 갖는 구조체(22)가 얻어진다.
이러한 선상 전해질부(14a)의 형성은, 상기 음극 활물질층(12)을 구성하는 복수개의 선상 음극 활물질부(12a)와 동일하게, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제2 노즐(50)을 이용한 노즐 디스펜스법에 의해 행한다. 또, 여기서 이용하는 제1 전해질 재료는, 상기한 고체 전해질 모노머 및 지지염과, 광경화성 수지를 포함하고 있다. 제1 전해질 재료의 조성에 대해서는, 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위에서 적절히 조정하면 된다.
여기서, 「광경화성 수지」란, 자외광 및/또는 청색광 등의 전자파(電磁波)가 조사됨으로써 경화하는 유기 화합물을 말하며, 종래의 감광성 유기 화합물을 포함하는 개념이며, 예를 들면 광경화성 모노머 및/또는 광경화성 수지를 포함한다.
상기 광경화성 모노머 및 광경화성 수지로는, 예를 들면, 분자 내에 자외선 중합(가교)성의 탄소-탄소 이중 결합(예를 들면, 에틸렌성 불포화 이중 결합)을 적어도 1개 또는 2개 이상 갖고 3차원 망상화(網狀化)할 수 있는 단관능성 또는 다관능성의 자외선 경화성 유기 화합물 등을 들 수 있다. 이들 화합물은, 1종을 단독으로 이용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다.
그 중에서도, 광경화성 유기 화합물로는, 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기를 갖는 자외선 경화성 모노머(아크릴레이트 화합물 또는 메타크릴레이트 화합물)를 들 수 있고, 아크릴레이트 화합물 또는 메타크릴레이트 화합물에서 단관능성 화합물로는, 예를 들면, 디시크로펜테닐옥시에틸아크릴레이트, 아릴아크릴레이트, 2-페녹시에틸아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 부톡시에틸아크릴레이트, 부톡시에틸렌글리콜아크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 디시크로펜타닐아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 글리세롤아크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트, 이소스테아릴아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 2-메톡시아크릴레이트, 메톡시에틸렌글리콜아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 스테아릴아크릴레이트, 테트라히드로퍼프릴아크릴레이트, 에톡시화 o-페닐페놀아크릴레이트, 디시크로펜테닐아크릴레이트, 아크릴산 2-(2-비닐옥시에톡시)에틸, 페녹시폴리에틸렌글리콜아크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트, 환상트리메티롤프로판포멀아크릴레이트, 3, 3, 5 트리메틸시클로헥산아크릴레이트 및 상기 아크릴레이트(또는 아크릴산)를 메타크릴레이트(또는 메타크릴산)로 치환한 화합물 등을 들 수 있다.
아크릴레이트 화합물 또는 메타크릴레이트 화합물에서 2관능기 이상의 다관능성 화합물로는, 예를 들면, 1, 3-부틸렌디올디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디아크릴레이트, 1, 9-노난디올디아크릴레이트, 1, 4-부탄디올디아크릴레이트, 1, 5-펜탄디올디아크릴레이트, 1, 6-헥산디올디아크릴레이트, 1, 3-프로판디올디아크릴레이트, 1, 4-시클로헥산디올디아크릴레이트, 2, 2-디메티롤프로판디아크릴레이트, 글리세롤디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트, 글리세롤트리아크릴레이트, 에틸렌옥사이드변성펜타에리스리톨테트라아크릴레이트, 디옥산글리콜 디아크릴레이트, 프로필렌옥사이드변성펜타에리스리톨트리아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 폴리옥시프로필트리메티롤프로판트리아크릴레이트, 부틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리시크로데칸디메탄올디아크릴레이트, 1, 2, 4-부탄트리올트리아크릴레이트, 2, 2, 4-트리메틸-1, 3-펜탄디올디아크릴레이트, 트리메티롤프로판트리아크릴레이트, 1, 10-데칸디올디아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 히드록시피바린산네오펜틸글리콜에스테르디아크릴레이트, 디트리메티롤프로판테트라아크릴레이트, 디펜타에리스리톨히드록시펜타아크릴레이트, 펜타에리스리톨헥사아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트 및 상기 아크릴레이트를메타크릴레이트로 치환한 화합물 등을 들 수 있다.
(3) 광경화 공정
본 실시형태에서는, 상기 선상 음극 활물질·전해질부 형성 공정을 실행하면서, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제2 노즐(50)로부터 토출된 선상 전해질부(14a)에 광조사 장치(52)로부터 광을 조사하는 공정을 실행하고, 선상 전해질부(14a)를 일단 경화시킨다.
광조사 장치(52)로는, 광경화성 수지의 종류에 따라, 예를 들면 UV광조사 장치 등을 이용할 수 있다. 광의 조사 시간이나 조사량에 대해서는, 광경화성 수지의 종류나 양에 따라, 당업자라면 적절히 조정할 수 있다.
(4) 제2 고체 전해질층 도포 공정
다음에, 도 4에 나타낸 바와 같은 선상 음극 활물질·전해질부(13) 전체와, 음극 집전체(10)의 표면의 노출 부분에 제1 전해질 재료와 같은 제2 전해질 재료를 도포하고, 이에 의해, 도 6에 나타낸 바와 같은 제2 전해질층(14b)을 형성하고, 선상 전해질부(14a) 및 제2 전해질층(14b)으로 이루어지는 고체 전해질층(14)을 형성한다.
이 공정에 있어서의 제2 전해질층(14b)의 형성은, 종래 공지의 방법을 채용할 수 있고 특별히 제한되는 것은 아니지만, 본 실시형태에서는, 예를 들면 스핀 코트법에 의해 제1 전해질 재료와 같은 제2 전해질 재료를 도포하여 제2 전해질층(14b)을 형성해, 고체 전해질층(14)을 형성한다.
도 7은, 본 실시형태에서, 스핀 코트법에 의한 제2 전해질 재료의 도포의 모습을 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 음극 집전체(10) 상에, 음극 활물질층(12)을 구성하는 선상 음극 활물질부(12a)와, 그 위에 형성된 선상 전해질부(14a)를 갖는 구조체(22)(선상 음극 활물질·전해질층부(13)를 갖는 구조체(22))는, 연직 방향(Z방향)의 회전축 둘레를 소정의 회전 방향(Dr)으로 회전 가능한 회전 스테이지(60)에 대략 수평하게 올려놓아진다.
따라서, 본 실시형태에서는, 시트형상의 음극 집전체(10) 상에, 선상 음극 활물질부(12a)와, 그 위에 각각 형성된 선상 전해질부(14a)를 갖는 구조체(22)를, 회전 스테이지(60)에 올려놓고, 제2 전해질층(14b)을 형성함으로써 고체 전해질층(14)을 형성한다.
회전 스테이지(60)가 소정의 회전 속도로 회전하고, 회전 스테이지(60)의 회전축 상의 상부 위치에 설치된 노즐(62)로부터, 도포액인 페이스트 형상의 제2 전해질 재료(64)가 음극(20)을 향해 토출된다. 선상 음극 활물질·전해질부(13)의 상면에 적하된 제2 전해질 재료는, 회전하는 회전 스테이지(60)의 원심력에 의해 주위로 점차 확산되고, 여분의 제2 전해질 재료는 선상 음극 활물질·전해질부(13)의 단부로부터 튀어져 나간다.
이러한 기구에 의해, 선상 음극 활물질·전해질부(13)의 상면은 제2 전해질 재료에 의해 얇고 균일하게 덮이고, 이것을 건조 경화시킴으로써, 제2 전해질층(14b)을 형성하고, 이에 의해 선상 전해질부(14a) 및 제2 전해질층(14b)로 이루어지는 고체 전해질층(14)을 형성할 수 있다. 이용하는 제2 전해질 재료의 조성, 점도 및 고형분 비율, 및 건조 경화의 조건에 대해서는, 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위에서, 종래 공지의 방법에 따라 적절히 선택하면 된다.
스핀 코트법에서는, 제2 전해질 재료의 점도 및 회전 스테이지(60)의 회전 속도에 따라, 얻어지는 고체 전해질층(14)의 막두께를 제어할 수 있고, 또, 본 실시형태에 있어서의 음극 활물질·전해질부(13)과 같이 표면에 요철을 갖는 피도포물에 대해서도, 당해 요철을 따라 막두께가 균일한 박막 형상의 제2 전해질층(14b)을 형성할 수 있다.
또한, 고체 전해질층(14)의 두께에 대해서는, 임의이기는 하나, 음극 활물질층(12)과 양극 활물질층(16)이 확실하게 분리되고, 또, 내부 저항이 너무 높아지지 않는 두께면 된다. 또, 이 고체 전해질층 형성 공정을 실행할 때, 동시에, 상기와 동일하게 광을 조사하여, 제2 전해질층(14b)을 형성과 동시에 광경화시켜도 된다.
(3) 양극
상기와 같이 형성된 음극 집전체(10), 음극 활물질층(12) 및 고체 전해질층(14)을 적층하여 이루어지는 적층체(24)(도 6 참조)의 상면에, 양극 활물질층(16)을 형성하는 방법에 대해서는, 종래 공지의 방법을 채용할 수 있고 특별히 제한되는 것은 아니지만, 본 실시형태에서는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 독터 블레이드법에 의해 페이스트 형상의 양극 활물질 재료를 도포하여 양극 활물질층(16)을 형성한다.
양극 활물질 재료로는, 상기한 양극 활물질, 도전조제, 결착제 및 용제 등을 교반·혼합(혼련)하여 얻어지는 것을 이용할 수 있는데, 이용하는 양극 활물질 재료의 조성, 점도 및 고형분 비율, 및 건조 경화의 조건에 대해서는, 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위에서, 종래 공지의 방법에 따라 적절하게 선택하면 된다.
도 8은 독터 블레이드법에 의한 양극 활물질 재료의 도포의 양태를 모식적으로 나타낸 도면이다. 보다 상세하게는, 도 8의 (a)는, 독터 블레이드법에 의해 구조체(24)의 상면에 양극 활물질 재료가 도포되어 양극 활물질층(16)이 형성되는 모습을 모식적으로 나타낸 측면도(즉, 음극 활물질층(12)을 갖는 음극 집전체(10)의 주면에 대해 대략 평행한 방향으로부터 본 경우에 보이는 도면)이며, 도 8의 (b)는, 양극 활물질 재료가 도포되어 양극 활물질층(16)이 형성되는 모습을 모식적으로 나타낸 사시도이다.
양극 활물질 재료를 토출하는 노즐(72)은, 구조체(24)에 대해 상대적으로 화살표(Y2)로 나타나는 방향으로 주사 이동된다. 노즐(72)의 이동 방향(Y2)으로, 노즐(72)의 후방측에는 독터 블레이드(74)가 부착되어 있으며, 독터 블레이드(74)의 하단은, 적층체(70)의 상면에 형성된 고체 전해질층(14)보다도 상방 위치에서, 토출된 양극 활물질 재료의 상면에 접촉하기 때문에, 이에 의해 상면이 평탄한 양극 활물질층(16)을 얻을 수 있다.
이 공정에서 이용하는 노즐(72)로는, 도 3에 나타낸 제1 노즐(40)과 같이 다수의 토출구를 갖는 노즐이어도 되고, 이동 방향(Y2)에 직교하는 방향(즉 화살표(X) 방향)으로 연장되는 슬릿형상의 토출구를 갖는 노즐이어도 된다.
이와 같이 하여, 양극 활물질 재료를 구조체(24)에 도포함으로써, 하면이 고체 전해질층(14)의 요철을 따른 요철을 갖고, 상면이 대략 평탄한 양극 활물질층(16)을, 구조체(24)의 상면에 형성할 수 있다.
상기와 같이 하여 형성된 양극 활물질층(16)의 상면에, 양극 집전체(18)를 적층함으로써, 도 1에 나타낸 구조를 갖는 본 실시형태의 리튬 이온 2차 전지(1)를 얻을 수 있다. 양극 집전체(18)로는, 종래 공지의 재료를 이용할 수 있으며, 예를 들면 알루미늄박 등의 금속박을 이용할 수 있다.
이 때, 상기 양극 활물질층(16)이 경화하지 않는 동안에 양극 집전체(18)를 적층하면, 양극 활물질층(16)과 양극 집전체(18)를 서로 밀착시켜 접합할 수 있어, 바람직하다. 또, 양극 활물질층(16)의 상면은 대략 평탄하기 때문에, 양극 집전체(18)를 간극 없이 적층할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태의 일례에 대해서 설명했는데, 본 발명은 이들에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 건조 공정을 송풍기에 의해 실시하는 경우에 대해서 설명했는데, 송풍기를 이용하지 않고 자연 건조시켜도 되고, 또, 진공 건조를 행해도 된다.
본 발명은, 그 취지를 일탈하지 않는 한에서 상술한 것 이외에 여러 가지의 변경을 행하는 것이 가능하다. 예를 들면, 각 공정에서 적용하는 도포 방법은 상기에 한정되는 것이 아니라, 당해 공정의 목적에 맞는 것이면 다른 도포 방법을 적용해도 된다.
예를 들면, 상기 실시형태에서는, 음극 활물질층(12)을 구성하는 복수개의 선상 음극 활물질부(12a) 위에 각각 선상 전해질부(14a)를 형성하고, 그 후에 전체를 덮도록 제2 전해질층(14b)를 형성하는 경우에 대해서 설명했는데, 양극 활물질층을 구성하는 복수개의 선상 양극 활물질부를 형성하고, 그 위에 각각 선상 전해질부를 형성하고, 그 후에 전체를 덮도록 제2 전해질층을 형성해도 된다.
또, 예를 들면, 상기한 실시형태에서는, 제2 전해질층(14b)을 형성하는데 스핀 코트법을 적용하고 있는데, 도포 대상면의 요철에 추종한 박막을 형성할 수 있는 방법이면 다른 방법, 예를 들면 스프레이 코트법에 의해 제2 전해질 재료를 도포해도 된다.
또, 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 양극 활물질층(16)을 형성하는데 독터 블레이드법을 적용하고 있는데, 도포 대상면과 접하는 하면이 그 요철을 추종하고, 또한 상면을 대략 평탄하게 마무리하는 것이 가능한 도포 방법이면 다른 방법이어도 된다. 이러한 목적을 달성하려면 양극 활물질 재료의 점도가 그다지 높지 않은 것이 바람직한데, 바꿔 말하면, 양극 활물질 재료의 점도가 적절히 선택되어 있으면 독터 블레이드를 이용하지 않아도 하면을 요철에 또한 상면을 대략 평탄하게 마무리하는 것은 가능하고, 예를 들면 노즐 디스펜스법이나 슬릿 코트법, 바 코트법 등으로 도포해도 된다.
　1:리튬 이온 2차 전지
　10:음극 집전체
　12:음극 활물질층
　12a:선상 음극 활물질부
　14:고체 전해질층
　14a:선상 전해질부
　14A:제1 전해질층
　14b:제2 전해질층
　16:양극 활물질층
　18:양극 집전체
　20, 22, 24:구조체
　60:회전 스테이지
　62:노즐
　64:제2 전해질 재료
　70:구조체(24)
　72:노즐
　74:독터 블레이드

Claims (4)

  1. 활물질 재료를 선상(線狀)으로 토출하는 제1 노즐을 집전체에 대해, 선상으로 토출하는 방향으로 상대 이동시켜, 상기 집전체 상에 복수개의 선상 활물질부를 형성하는 선상 활물질부 형성 공정과,
    제1 전해질 재료를 선상으로 토출하는 제2 노즐을 상기 집전체에 대해, 선상으로 토출하는 방향으로 상대 이동시켜, 상기 복수개의 선상 활물질부 상의 각각에 선상 전해질부를 형성하여 복수개의 선상 활물질·전해질부를 형성하는 제1 전해질층 도포 공정과,
    상기 선상 전해질부에 광을 조사하여 경화시키는 광경화 공정과,
    상기 복수개의 선상 활물질·전해질부 전체와, 상기 집전체 상에 있어서의 상기 복수개의 선상 활물질·전해질부들 사이에, 제2 전해질 재료를 도포하여 제2 전해질층을 형성하는 제2 전해질층 도포 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전고체(全固體) 전지의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전해질층 도포 공정을 실행하면서, 상기 광경화 공정을 실행하는 것을 특징으로 하는 전고체 전지의 제조 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 전해질 재료와 상기 제2 전해질 재료가 같은 것을 특징으로 하는 전고체 전지의 제조 방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 전해질층 도포 공정을 스프레이법 또는 스핀 코트법으로 행하는 것을 특징으로 하는 전고체 전지의 제조 방법.
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