RU2725177C1 - Полностью твердотельная аккумуляторная батарея и способ ее изготовления - Google Patents
Полностью твердотельная аккумуляторная батарея и способ ее изготовления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2725177C1 RU2725177C1 RU2020107481A RU2020107481A RU2725177C1 RU 2725177 C1 RU2725177 C1 RU 2725177C1 RU 2020107481 A RU2020107481 A RU 2020107481A RU 2020107481 A RU2020107481 A RU 2020107481A RU 2725177 C1 RU2725177 C1 RU 2725177C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- current collector
- active substance
- multilayer
- layers
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 27
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims description 9
- 239000013543 active substance Substances 0.000 claims abstract description 185
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 88
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 33
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 33
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 50
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 48
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 401
- 239000000463 material Substances 0.000 description 31
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 25
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 20
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 19
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 15
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 12
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 11
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 11
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 10
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 8
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 5
- 239000002203 sulfidic glass Substances 0.000 description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 4
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 4
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 239000006232 furnace black Substances 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910020954 CO1/3Ni1/3Mn1/3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 101100101156 Caenorhabditis elegans ttm-1 gene Proteins 0.000 description 2
- 229920000089 Cyclic olefin copolymer Polymers 0.000 description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920010524 Syndiotactic polystyrene Polymers 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 2
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- OHVLMTFVQDZYHP-UHFFFAOYSA-N 1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-2-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]ethanone Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)C(CN1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)=O OHVLMTFVQDZYHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZEVSDGEBAJOTK-UHFFFAOYSA-N 1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-2-[5-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]-1,3,4-oxadiazol-2-yl]ethanone Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)C(CC=1OC(=NN=1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)=O KZEVSDGEBAJOTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HMUNWXXNJPVALC-UHFFFAOYSA-N 1-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)C(CN1CC2=C(CC1)NN=N2)=O HMUNWXXNJPVALC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LDXJRKWFNNFDSA-UHFFFAOYSA-N 2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]ethanone Chemical compound C1CN(CC2=NNN=C21)CC(=O)N3CCN(CC3)C4=CN=C(N=C4)NCC5=CC(=CC=C5)OC(F)(F)F LDXJRKWFNNFDSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WZFUQSJFWNHZHM-UHFFFAOYSA-N 2-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]-1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)CC(=O)N1CC2=C(CC1)NN=N2 WZFUQSJFWNHZHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JQMFQLVAJGZSQS-UHFFFAOYSA-N 2-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]-N-(2-oxo-3H-1,3-benzoxazol-6-yl)acetamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)CC(=O)NC1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1 JQMFQLVAJGZSQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YJLUBHOZZTYQIP-UHFFFAOYSA-N 2-[5-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]-1,3,4-oxadiazol-2-yl]-1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C1=NN=C(O1)CC(=O)N1CC2=C(CC1)NN=N2 YJLUBHOZZTYQIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]propan-1-one Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CCC(=O)N1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CONKBQPVFMXDOV-QHCPKHFHSA-N 6-[(5S)-5-[[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]methyl]-2-oxo-1,3-oxazolidin-3-yl]-3H-1,3-benzoxazol-2-one Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)C[C@H]1CN(C(O1)=O)C1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1 CONKBQPVFMXDOV-QHCPKHFHSA-N 0.000 description 1
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 229910005839 GeS 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018133 Li 2 S-SiS 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018119 Li 3 PO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008088 Li-Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012735 LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010833 LiI-Li2S-SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010855 LiI—Li2S—SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010847 LiI—Li3PO4-P2S5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010864 LiI—Li3PO4—P2S5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012305 LiPON Inorganic materials 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical group [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006327 Li—Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 229920001973 fluoroelastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 239000005355 lead glass Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052566 spinel group Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Chemical class 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
- H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
- H01M10/0562—Solid materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0565—Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/663—Selection of materials containing carbon or carbonaceous materials as conductive part, e.g. graphite, carbon fibres
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/665—Composites
- H01M4/667—Composites in the form of layers, e.g. coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к полностью твердотельной аккумуляторной батарее и к способу ее изготовления. Полностью твердотельная аккумуляторная батарея содержит два или более многослойных батарейных блока, уложенных вместе в стопу и имеющих однополюсную структуру. Многослойный батарейный блок содержит слой первого токового коллектора, слой первого активного вещества, слой твердого электролита, слой второго активного вещества, слой второго токового коллектора, слой второго активного вещества, слой твердого электролита, слой первого активного вещества и слой первого токового коллектора, уложенные в стопу в указанном порядке. Слой первого токового коллектора и слой первого активного вещества, примыкающие при укладке в стопу, скреплены клеящим веществом. Техническим результатом является предотвращение снижения рабочей емкости батареи. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил., 12 пр., 1 табл.
Description
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Область техники
[0001] Настоящее изобретение относится к полностью твердотельной аккумуляторной батарее и способу изготовления полностью твердотельной аккумуляторной батареи.
2. Раскрытие предшествующего уровня техники
[0002]В последние годы были разработаны различные полностью твердотельные аккумуляторные батареи в качестве источников питания для мобильных устройств, автомобилей и иных подобных потребителей.
[0003]Например, в опубликованной не рассмотренной японской патентной заявке 2017-204377 (JP 2017-204377 A) раскрыта полностью твердотельная аккумуляторная батарея, в которой уложены в стопу два или более батарейных блока. Каждый батарейный блок содержит, по меньшей мере, токовый коллектор первого электрода, слой активного вещества первого электрода, слой твердого электролита, слой активного вещества второго электрода, токовый коллектор второго электрода, слой активного вещества второго электрода, слой твердого электролита и слой активного вещества первого электрода, уложенные в стопу в указанном порядке. Второй электрод является электродом противоположной полярности для первого электрода. Полностью твердотельная аккумуляторная батарея содержит клеящее вещество для скрепления токового коллектора первого электрода батарейного блока с другим батарейным блоком, последовательно уложенным на токовый коллектор.
[0004]В опубликованной не рассмотренной японской патентной заявке 2018-073665 (JP 2018-073665 A) раскрыта сульфидная полностью твердотельная аккумуляторная батарея, содержащая, по меньшей мере, один единичный элемент, по меньшей мере, один теплопоглощающий слой, и корпус батареи, в котором размещены единичный элемент и теплопоглощающий слой. Единичный элемент содержит сульфидный твердый электролит. Теплопоглощающий слой содержит, по меньшей мере, один вид органического теплопоглощающего материала из группы, в которую входит сахарный спирт и углеводород. Теплопоглощающий слой не содержит неорганического гидрата.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005]Чтобы в полностью твердотельной аккумуляторной батарее могла протекать электрохимическая реакция, необходимо скрепить полностью твердотельную аккумуляторную батарею под заранее заданным давлением скрепления. Проведенные исследования выявили проблему, заключающуюся в уменьшении рабочей емкости в том случае, если полностью твердотельная аккумуляторная батарея не скреплена под высоким давлением скрепления порядка 5-10 МПа.
[0006]Если полностью твердотельная аккумуляторная батарея скреплена под высоким давлением скрепления, как было раскрыто выше, необходимо предусмотреть большой скрепляющий элемент, способный обеспечить высокое давление скрепления. Поэтому возникает проблема, связанная с уменьшением общей энергоемкости полностью твердотельной аккумуляторной батареи.
[0007]Настоящим изобретением представлены полностью твердотельная аккумуляторная батарея и способ изготовления полностью твердотельной аккумуляторной батареи, в которых может быть предотвращено снижение рабочей емкости даже в том случае, если полностью твердотельная аккумуляторная батарея скреплена при низком давлении.
[0008]Первый аспект настоящего изобретения относится к полностью твердотельной аккумуляторной батарее, содержащей два или более многослойных батарейных блока, имеющих однополюсную структуру. Каждый из многослойных батарейных блоков содержит слой первого токового коллектора, слой первого активного вещества, слой твердого электролита, слой второго активного вещества, слой второго токового коллектора, слой второго активного вещества, слой твердого электролита, слой первого активного вещества и слой первого токового коллектора, которые уложены в стопу в указанном порядке. Слой первого токового коллектора и слой первого активного вещества, примыкающие при укладке в стопу, скреплены клеящим веществом.
Полностью твердотельная аккумуляторная батарея может быть скреплена под давлением скрепления 1,0 МПа или ниже в направлении укладки многослойных батарейных блоков.
Проводящий углерод может быть нанесен на одну сторону слоя первого токового коллектора или на обе стороны слоя первого токового коллектора.
По меньшей мере, в одном из двух или более многослойных батарейных блоков разность между максимальным значением и минимальным значением толщины многослойного корпуса, не содержащего слои первого токового коллектора в многослойном батарейном блоке, может составлять 10 μм и более.
Второй аспект настоящего изобретения относится к способу изготовления полностью твердотельной аккумуляторной батареи, содержащей два или более многослойных батарейных блока, имеющих однополюсную структуру. Каждый из многослойных батарейных блоков содержит слой первого токового коллектора, слой первого активного вещества, слой твердого электролита, слой второго активного вещества, слой второго токового коллектора, слой второго активного вещества, слой твердого электролита, слой первого активного вещества и слой первого токового коллектора, которые уложены в стопу в указанном порядке.
Способ содержит следующие этапы:
(a) получение многослойного корпуса, не содержащего слои первого токового коллектора в каждом из многослойных батарейных блоков;
(b) получение каждого из многослойных батарейных блоков путем скрепления слоев первого токового коллектора с соответствующими торцами многослойного корпуса в направлении укладки слоев с помощью клеящего вещества; и
(c) укладка в стопу двух и более многослойных батарейных блоков.
Кроме того, способ может дополнительно содержать этап скрепления полностью твердотельной аккумуляторной батареи под давлением скрепления 1,0 МПа или менее в направлении укладки многослойных батарейных блоков.
Проводящий углерод может быть нанесен на одну сторону слоя первого токового коллектора или на обе стороны слоя первого токового коллектора.
По меньшей мере, в одном из двух и более многослойных батарейных блоков разность между максимальным значением и минимальным значением толщины многослойного корпуса может составлять 10 μм и более.
[0009]В полностью твердотельной аккумуляторной батарее и способе изготовления полностью твердотельной аккумуляторной батареи в соответствии с настоящим изобретением можно предотвратить снижение рабочей емкости даже в том случае, если полностью твердотельная аккумуляторная батарея скреплена при низком давлении.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0010]Отличительные признаки, преимущества, техническая и промышленная значимость примеров осуществления настоящего изобретения раскрыты ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи, в которых одинаковые обозначения относятся к одинаковым элементам:
На ФИГ. 1 схематично изображен вид в разрезе, иллюстрирующий один из вариантов осуществления полностью твердотельной аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению;
На ФИГ. 2 схематично изображен вид в разрезе, иллюстрирующий один из вариантов осуществления полностью твердотельной аккумуляторной батареи, известной в уровне техники;
На ФИГ. 3 изображен вид в аксонометрии одного из вариантов осуществления, в котором одна сторона слоя первого токового коллектора покрыта токопроводящим углеродом;
На ФИГ. 4 схематично изображены точки измерения разности между максимальным значением и минимальным значением толщины многослойного корпуса в соответствии с настоящим вариантом осуществления; и
На ФИГ. 5 схематично изображен вид в разрезе, иллюстрирующий одну форму этапов, входящих в способ согласно настоящему изобретению.
ПОДРОБНОЕ РАСКРЫТИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0011]Ниже будет детально раскрыт один из вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи. Для удобства описания одинаковые или аналогичные детали на чертежах представлены одинаковыми условными обозначениями, что позволяет исключить излишнее описание. Все составные элементы варианта осуществления не являются существенными, и эти составные элементы могут быть частично опущены. Следующий вариант осуществления, изображенный на фигурах, иллюстрирует настоящий вариант осуществления и не носит ограничительного характера.
Полностью твердотельная аккумуляторная батарея
[0012]Полностью твердотельная аккумуляторная батарея, согласно настоящему изобретению, содержит два или более многослойных батарейных блока, имеющих однополюсную структуру.
Каждый из многослойных батарейных блоков содержит слой первого токового коллектора, слой первого активного вещества, слой твердого электролита, слой второго активного вещества, слой второго токового коллектора, слой второго активного вещества, слой твердого электролита, слой первого активного вещества и слой первого токового коллектора, которые уложены в стопу в указанном порядке.
Слой первого токового коллектора и слой первого активного вещества, примыкающие при укладке в стопу, скреплены вместе клеящим веществом. Два и более многослойных батарейных блока уложены в стопу вместе.
[0013]В настоящем варианте осуществления под «слоем первого токового коллектора» и «слоем первого активного вещества» понимают электроды противоположной полярности для «слоя второго токового коллектора» и «слоя второго активного вещества», соответственно.
[0014]То есть, если «слой первого токового коллектора» и «слой первого активного вещества» представляют собой «слой положительного токового коллектора» и «слой положительного активного вещества», то «слой второго токового коллектора» и «слой второго активного вещества» являются «слоем отрицательного токового коллектора» и «слоем отрицательного активного вещества». Аналогичным образом, если «слой первого токового коллектора» и «слой первого активного вещества» представляют собой «слой отрицательного токового коллектора» и «слой отрицательного активного вещества», то «слой второго токового коллектора» и «слой второго активного вещества» являются «слоем положительного токового коллектора» и «слоем положительного активного вещества».
[0015]На ФИГ. 1 схематично изображен вид в разрезе, иллюстрирующий один из вариантов осуществления полностью твердотельной аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению.
[0016]Полностью твердотельная аккумуляторная батарея 100, изображенная на ФИГ. 1, содержит три многослойных батарейных блока 10, 11 и 12, имеющих однополюсную структуру.
[0017]Многослойный батарейный блок 10 содержит слой 1a первого токового коллектора, слой 1b первого активного вещества, слой 1c твердого электролита, слой 1d второго активного вещества, слой 1e второго токового коллектора, слой 2d второго активного вещества, слой 2c твердого электролита, слой 2b первого активного вещества и слой 2a первого токового коллектора, которые уложены в стопу в указанном порядке.
[0018]Аналогично раскрытому выше многослойному батарейному блоку 10, каждый из многослойных батарейных блоков 11 и 12, соответственно, содержит слои 3a, 3e, 4a токового коллектора, слои 3b, 3d, 4d, 4b активного вещества и слои 3c, 4c твердого электролита, которые вместе уложены в стопу, и слои 5a, 5e, 6a токового коллектора, слои 5b, 5d, 6d, 6b активного вещества, и слои 5c, 6c твердого электролита, которые вместе уложены в стопу. Поэтому подробное описание будет опущено.
[0019]В многослойном батарейном блоке согласно настоящему варианту осуществления слой первого токового коллектора и слой первого активного вещества, примыкающие при укладке в стопу, скреплены вместе клеящим веществом.
[0020]Например, на ФИГ. 1, слой 1a первого токового коллектора и слой 1b первого активного вещества, примыкающие при укладке в стопу, скреплены вместе клеящим веществом. Слой 2a первого токового коллектора и слой 2b первого активного вещества, примыкающие при укладке в стопу, скреплены вместе клеящим веществом. Слой 3a первого токового коллектора и слой 3b первого активного вещества, примыкающие при укладке в стопу, скреплены вместе клеящим веществом. Слой 4a первого токового коллектора и слой 4b первого активного вещества, примыкающие при укладке в стопу, скреплены вместе клеящим веществом. Слой 5a первого токового коллектора и слой 5b первого активного вещества, примыкающие при укладке в стопу, скреплены вместе клеящим веществом. Слой 6a первого токового коллектора и слой 6b первого активного вещества, примыкающие при укладке в стопу, скреплены вместе клеящим веществом.
[0021]В полностью твердотельной аккумуляторной батарее, согласно настоящему изобретению, снижение рабочей емкости может быть предотвращено, даже в том случае, если полностью твердотельная аккумуляторная батарея скреплена при низком давлении скрепления.
[0022]Низким давлением скрепления считают давление ниже нормального давления, равного 5 МПа. Например, низкое давление скрепления может составлять менее 5,0 МПа, 4,5 МПа или менее, 4,0 МПа или менее, 3,5 МПа или менее, 3,0 МПа или менее, 2,5 МПа или менее, 2,0 МПа или менее, 1,5 МПа или менее, 1,0 МПа или менее, 0,9 МПа или менее, 0,8 МПа или менее, 0,7 МПа или менее, 0,6 МПа или менее, 0,5 МПа или менее, 0,4 МПа или менее, 0,3 МПа или менее, 0,2 МПа или менее, 0,1 МПа или менее, 0,08 МПа или менее.
[0023]Нижнее предельное значение давления скрепления, по существу, не ограничено, но может составлять, например, 0,05 МПа или более, или 0,08 МПа или более.
[0024]Причина, почему полностью твердотельной аккумуляторной батарее согласно настоящему изобретению может быть присущ раскрытый выше эффект, может быть обусловлена, главным образом, тем, что (i) слой первого токового коллектора и слой первого активного вещества, примыкающие при укладке в стопу, скреплены вместе клеящим веществом, и (ii) два слоя первого токового коллектора примыкают при укладке в стопу.
[0025]Например, в полностью твердотельной аккумуляторной батарее 100, изображенной на ФИГ. 1, слой 2a первого токового коллектора и слой 2b первого активного вещества, примыкающие при укладке в стопу, скреплены вместе клеящим веществом. Слой 3a первого токового коллектора и слой 3b первого активного вещества, примыкающие при укладке в стопу, скреплены вместе клеящим веществом. Слой 4a первого токового коллектора и слой 4b первого активного вещества, примыкающие при укладке в стопу, скреплены вместе клеящим веществом. Слой 5a первого токового коллектора и слой 5b первого активного вещества, примыкающие при укладке в стопу, скреплены вместе клеящим веществом. Далее два слоя 2a и 3a первого токового коллектора примыкают при укладке в стопу, и два слоя 4a и 5a первого токового коллектора примыкают при укладке в стопу.
[0026]Обширные исследования, проведенные авторами настоящего изобретения, показывают, что даже если полностью твердотельная аккумуляторная батарея была скреплена под низким давлением скрепления, два примыкающие при укладке в стопу слоя первого токового коллектора могут надежно связываться со слоями первого активного вещества, которые при укладке в стопу примыкают к соответствующим слоям первого токового коллектора.
[0027]Например, даже если полностью твердотельная аккумуляторная батарея 100, изображенная на ФИГ. 1, скреплена при низком давлении скрепления, два примыкающие при укладке в стопу слоя 2а и 3а первого токового коллектора могут надежно связываться со слоями 2b и 3b первого активного вещества, которые примыкают при укладке в стопу к соответствующим слоям 2a и 3а первого токового коллектора, а два примыкающие при укладке в стопу слоя 4a и 5а первого токового коллектора могут надежно связываться со слоями 4b и 5b первого активного вещества, которые примыкают при укладке в стопу к соответствующим слоям 4a и 5а первого токового коллектора.
[0028]Во многих полностью твердотельных аккумуляторных батареях, известных в уровне техники (например, полностью твердотельная аккумуляторная батарея, раскрытая в не рассмотренной японской патентной заявке 2017-204377 (JP 2017-204377 A)), один слой первого токового коллектора используется, как единственный, между уложенными в стопу батарейными блоками, в то время как другой слой первого токового коллектора отсутствует.
[0029]На ФИГ. 2 схематично изображен вид в разрезе, иллюстрирующий один из вариантов осуществления полностью твердотельной аккумуляторной батареи, известной в уровне техники.
[0030]В полностью твердотельной аккумуляторной батарее 200, изображенной на ФИГ. 2, один слой 3a первого токового коллектора используется, как единственный, между многослойным батарейным блоком 10 и многослойным батарейным блоком 11, в то время как другой слой первого токового коллектора отсутствует, и один слой 5a первого токового коллектора используется, как единственный, между многослойным батарейным блоком 11 и многослойным батарейным блоком 12, в то время как другой слой первого токового коллектора отсутствует.
[0031]В полностью твердотельной аккумуляторной батарее, известной в уровне техники, один слой первого токового коллектора в недостаточной степени соприкасается, по меньшей мере, с одним из слоев первого активного вещества, примыкающего при укладке в стопу к соответствующим сторонам слоя первого токового коллектора. В результате чего рабочая емкость может снижаться. Если толщина многослойного корпуса, не содержащего токовый коллектор первого электрода в многослойном батарейном блоке, неравномерна, или, в частности, если разность между максимальным значением и минимальным значением толщины достаточно велика, нарушение контакта может проявиться значительно. Разность между максимальным значением и минимальным значением толщины может возникнуть вследствие неравномерного нанесения или прокатки при изготовлении каждого слоя.
[0032]Например, в полностью твердотельной аккумуляторной батарее 200, изображенной на ФИГ. 2, слой 3а первого токового коллектора в недостаточной степени соприкасается со слоем 2b первого активного вещества, примыкающим при укладке в стопу к слою 3а первого токового коллектора, или слой 5а первого токового коллектора в недостаточной степени соприкасается со слоем 4b первого активного вещества, примыкающим при укладке в стопу к слою 5а первого токового коллектора. В результате чего рабочая емкость может снижаться.
[0033]В полностью твердотельной аккумуляторной батарее согласно настоящему изобретению необходимо только, чтобы два примыкающих уложенных в стопу слоя первого токового коллектора соприкасались друг с другом, по меньшей мере, частично. Например, в полностью твердотельной аккумуляторной батарее 100, изображенной на ФИГ. 1, необходимо, чтобы два примыкающих уложенных в стопу слоя 2a и 3a первого токового коллектора, по меньшей мере, частично соприкасались друг с другом, и два примыкающих уложенных в стопу слоя 4a и 5a первого токового коллектора, по меньшей мере, частично соприкасались друг с другом.
Клеящее вещество
[0034]Выбор клеящего вещества не ограничен, тем не менее, оно может представлять собой связующее вещество или термопластичную смолу, в частности, поливинилидендифторид (PVdF), карбоксиметилцеллюлозу (CMC), бутадиеновый каучук (BR) или бутадиен-стирольный каучук (SBR).
[0035]В качестве термопластичной смолы может соответствующим образом использоваться смола, температура плавления или размягчения которой равна или ниже температуры, при которой ухудшаются свойства материалов батареи. Примером термопластичной смолы может служить полиолефиновая смола. В качестве конкретных примеров можно назвать полиэтилен низкой плотности (LDPE) и сополимер этилена и винилацетата (EVA). Выбор термопластичной смолы не ограничивается этими примерами.
[0036]Выбор способа нанесения клеящего вещества на слой первого токового коллектора и на слой первого активного вещества, которые примыкают при укладке в стопу, не ограничен. Способ может предусматривать нанесение связующего вещества или термопластичной смолы только на слой первого токового коллектора, только на слой первого активного вещества или как на слой первого токового коллектора, так и слой первого активного вещества.
[0037]При нанесении клеящего вещества предпочтительна низкая вязкость, так как это позволяет уменьшить толщину клеевого слоя и, тем самым, не увеличивать толщину полностью твердотельной аккумуляторной батареи без необходимости. К предпочтительным примерам клеящего вещества относится связующее вещество с вязкостью 1800 мПа⋅с или менее при нанесении связующего вещества, и термопластичная смола с вязкостью 1800 мПа⋅с или менее при нанесении термопластичной смолы, поскольку при этом толщину клеящего вещества можно уменьшить до 5% или менее от толщины электрода полностью твердотельной аккумуляторной батареи.
[0038]Количество наносимого клеящего вещества, по существу, не ограничено, но, предпочтительно, составляет 0,1 μл/см2 или менее по отношению к площади слоя первого токового коллектора или слоя первого активного вещества, так как это позволяет предотвратить повышение сопротивления аккумуляторной батареи. С точки зрения достижения достаточной прочности скрепления количество наносимого клеящего вещества, предпочтительно, составляет 0,02 μл/см2 или более или 0,05 μл/см2 или более.
Покрытие токопроводящим углеродом
[0039]В многослойном батарейном блоке, согласно настоящему изобретению, одна сторона слоя первого токового коллектора или обе стороны слоя первого токового коллектора могут быть покрыты токопроводящим углеродом.
[0040]Токопроводящий углерод обладает большей гибкостью, чем материал слоя первого токового коллектора. Покрытие одной стороны слоя первого токового коллектора или обеих сторон слоя первого токового коллектора токопроводящим углеродом позволяет увеличить количество точек контакта между слоем первого токового коллектора и примыкающим к нему слоем. То есть, токопроводящий углерод предпочтительнее вследствие эффекта снижения сопротивления на границе раздела между слоем первого токового коллектора и примыкающим к нему слоем, что способствует повышению рабочей емкости.
[0041]На ФИГ. 3 изображен вид в аксонометрии одного из вариантов осуществления, в котором одна сторона слоя первого токового коллектора покрыта токопроводящим углеродом.
[0042]Как показано на ФИГ. 3, слой 7а первого токового коллектора с одной стороны покрыт слоем 1f токопроводящего углерода. На ФИГ. 3 слой 7а первого токового коллектора имеет выступ 7x токового коллектора, выступающий в плоскостном направлении. Выступ 7x токового коллектора может оставаться без покрытия токопроводящим углеродом.
[0043]Если одна сторона слоя первого токового коллектора покрыта токопроводящим углеродом, предпочтительно, чтобы поверхность слоя первого токового коллектора, покрытая токопроводящим углеродом в многослойном батарейном блоке, была обращена к слою первого активного вещества, который примыкает при укладке в стопу к слою первого токового коллектора.
[0044]Толщина пленки покрытия токопроводящего углерода специальным образом не ограничена. Например, толщина может составлять 0,5 μм или более, 1,0 μм или более, 1,5 μм или более, или 2,0 μм или более, и может составлять 15,0 μм или менее, 12,0 μм или менее, 10,0 μм или менее, 8,0 μм или менее, 5,0 μм или менее, 4,0 μм или менее, или 3,0 μм или менее.
[0045]Токопроводящий углерод не имеет конкретных ограничений. В качестве примера токопроводящего углерода можно назвать сажу (в частности, ацетиленовую сажу, Ketjenblack и печную сажу), активированный уголь, графит, углеродное волокно и углеродные нанотрубки.
[0046]Токопроводящий углерод можно смешивать со связующим веществом. Выбор связующего вещества не имеет конкретных ограничений. В качестве примеров связующего вещества можно назвать поливинилидендифторид (PVdF), карбоксиметилцеллюлозу (CMC), бутадиеновый каучук (BR) и бутадиен-стирольный каучук (SBR), а также сочетания этих материалов.
Пластина токового коллектора
[0047]Согласно настоящему изобретению, многослойный батарейный блок может содержать пластину токового коллектора, электрически соединенную, соответственно, со слоем первого токового коллектора и слоем второго токового коллектора. В этом случае пластины токового коллектора могут выступать из поверхностей многослойного батарейного блока. В соответствии с такой конструкцией электрическая энергия, вырабатываемая многослойным корпусом аккумуляторной батареи, может быть выведена наружу через пластины токового коллектора.
[0048]Слой первого токового коллектора и слой второго токового коллектора могут содержать выступ токового коллектора, выступающий в плоскостном направлении. Например, слой 7а первого токового коллектора, изображенный на ФИГ. 3, содержит выступ 7x токового коллектора, выступающий в плоскостном направлении.
[0049]Каждая пластина токового коллектора может быть электрически соединена с выступом.
Толщина
[0050]Толщина многослойного батарейного блока не ограничена особым образом и может быть установлена, как подходящая в зависимости от назначения или области применения полностью твердотельной аккумуляторной батареи. Например, толщина многослойного батарейного блока может составлять 200 μм или более, 250 μм или более, 300 μм или более, или 350 μм или более, 400 μм или более, 450 μм или более, или 500 μм или более, и может составлять 1000 μм или менее, 900 μм или менее, 800 μм или менее, 700 μм или менее, или 600 μм или менее.
[0051]Согласно настоящему изобретению, толщина может быть неравномерной в плоскостном направлении в многослойном корпусе, не содержащем слои первого токового коллектора в многослойном батарейном блоке, то есть многослойный корпус, содержащий слой первого активного вещества, слой твердого электролита, слой второго активного вещества, слой второго токового коллектора, слой второго активного вещества, слой твердого электролита и слой первого активного вещества, уложенные в стопу в указанном порядке (в дальнейшем называемый просто «многослойным корпусом»).
[0052]Согласно настоящему изобретению, по меньшей мере, в одном из двух и более многослойных батарейных блоков разность между максимальным значением и минимальным значением толщины многослойного корпуса может составлять 1 μм или более, 5 μм или более, 10 μм или более, 15 μм или более, 20 μм или более, или 30 μм или более, и может составлять 100 μм или менее, 80 μм или менее, или 50 μм или менее.
[0053]Доля разности может составлять 0,15% или более, 0,25% или более, 0,50% или более, 1,0% или более, 2,0% или более, 3,0% или более, 4,0% или более, 5,0% или более, 6,0% или более, 7,0% или более, 7,5% или более, или 8,0% или более от максимальной толщины многослойного корпуса, и может составлять 10,0% или менее, 9,0% или менее, 8,5% или менее, 8,0% или менее, 7,5% или менее, 7,0% или менее, 6,0% или менее, или 5,0% или менее от максимального значения толщины многослойного корпуса.
[0054]«Разность между максимальным значением и минимальным значением толщины многослойного корпуса» может быть получена на основе максимального значения и минимального значения толщины, которые измерены цифровым индикатором или аналогичным прибором в нескольких точках измерения, симметрично и равномерно распределенных по каждой торцевой стороне многослойного корпуса в направлении укладки слоев.
[0055]Например, на ФИГ. 4 схематично изображены точки измерения разности между максимальным значением и минимальным значением толщины многослойного корпуса в соответствии с настоящим вариантом осуществления.
[0056]Как показано на ФИГ. 4, многослойный корпус 13a измеряют, используя цифровой индикатор (производства Teclock Co., Ltd.) в 16 точках измерения, симметрично и равномерно распределенных по каждой торцевой стороне. Разность между максимальным значением и минимальным значением может быть получена как «разность между максимальным значением и минимальным значением толщины многослойного корпуса».
Способ изготовления полностью твердотельной аккумуляторной батареи
[0057]Настоящее изобретение дополнительно представляет способ изготовления полностью твердотельной аккумуляторной батареи.
[0058]Способ в соответствии с настоящим изобретением представляет собой способ изготовления полностью твердотельной аккумуляторной батареи, содержащей два или более многослойных батарейных блока, уложенных в стопу и имеющих однополюсную структуру.
Каждый из многослойных батарейных блоков содержит слой первого токового коллектора, слой первого активного вещества, слой твердого электролита, слой второго активного вещества, слой второго токового коллектора, слой второго активного вещества, слой твердого электролита, слой первого активного вещества и слой первого токового коллектора, уложенные в стопу в указанном порядке.
Способ содержит этапы (a) - (c):
(a) получение многослойного корпуса, не содержащего слои первого токового коллектора в каждом из многослойных батарейных блоков;
(b) получение каждого из многослойных батарейных блоков путем скрепления слоев первого токового коллектора с соответствующими торцевыми сторонами многослойного корпуса в направлении укладки слоев с помощью клеящего вещества; и
(c) укладка стопой двух и более многослойных батарейных блоков.
[0059]Способ согласно настоящему изобретению будет детально раскрыт ниже со ссылкой на ФИГ. 5. Избыточное описание опущено для частей, общих с раскрытой выше твердотельной аккумуляторной батареей.
Этап (a)
[0060]На этапе (a) получают многослойный корпус, не содержащий слои первого токового коллектора в многослойном батарейном блоке.
[0061]Например, в левой части ФИГ. 5 схематично изображен вид в разрезе, иллюстрирующий, как получают многослойный корпус 13a, не содержащий слои первого токового коллектора в многослойном батарейном блоке.
[0062]Как показано в левой части ФИГ. 5, многослойный батарейный блок 13a содержит слой 8b первого активного вещества, слой 8c твердого электролита, слой 8d второго активного вещества, слой 4e второго токового коллектора, слой 9d второго активного вещества, слой 9c твердого электролита и слой 9b первого активного вещества, уложенные в стопу в указанном порядке.
[0063]Способ изготовления многослойного корпуса не имеет конкретных ограничений. Например, способ может содержать этапы: (а-1) формирование слоев первого активного вещества; (а-2) формирование слоев второго активного вещества на соответствующих сторонах слоя второго токового коллектора; (а-3) формирование слоев твердого электролита; (а-4) присоединение и прессование слоев второго активного вещества, сформированных на этапе (а-2), и слоев твердого электролита, сформированных на этапе (а-3), таким образом, чтобы слои второго активного вещества и слои твердого электролита были приведены в непосредственный контакт друг с другом; и (а-5) присоединение и прессование слоев первого активного вещества, сформированных на этапе (а-1), и слоев твердых электролитов, сформированных на этапе (а-3), таким образом, чтобы слои первого активного вещества и слои твердых электролитов были приведены в непосредственный контакт друг с другом. Порядок этапов (a-1), (a-2) и (a-3), по существу, не ограничен.
Этап (a-1)
[0064]На этапе (а-1) формируют слои первого активного вещества. Подробности этапа (а-1), по существу, не ограничены при условии, что слои активного вещества для использования в полностью твердотельной аккумуляторной батарее могут быть сформированы.
[0065]Например, слой первого активного вещества может быть сформирован путем нанесения на подложку и последующей сушки материалов слоя первого активного вещества: первое активное вещество и твердый электролит, проводящее вещество и связующее вещество, используемые по мере необходимости.
[0066]Подложка не имеет конкретных ограничений. Например, подложка может представлять собой металлический лист или смоляную пленку. В качестве примеров металлического листа можно назвать листы из алюминия, никеля, меди, нержавеющей стали и титана. Металлический лист не ограничивается этими примерами. В качестве примеров смоляной пленки можно назвать пленки, изготовленные из полиэтилена (ПЭ), полиэтилентерефталата (ПЭТ), полибутилентерефталата (ПБТ), полипропилена (ПП), поливинилхлорида (ПВХ), полистирола (ПС), синдиотактического полистирола (СПС), полиметилметакрилата (ПММА), сополимера акрилонитрила, бутадиена и стирола (АБС), циклоолефинового полимера (ЦОП), полиамида (ПА), полиимида (ПИ), поликарбоната (ПК) и фторкаучука. Смоляная пленка не ограничивается этими примерами.
[0067]Применение, по существу, не ограничено и может осуществляться с помощью общеизвестных методов или средств. Например, можно использовать общеизвестные способы нанесения покрытий ракелью, рифленым валиком, погружением, реверсивным устройством, ножевым валиком, проволокой, щелевой экструзионной головкой, воздушным шабером, наливом, экструзией, а также комбинацией этих способов.
[0068]Для облегчения нанесения материалы слоя первого активного вещества могут быть диспергированы в неполярном растворителе, например, гептане.
[0069]Выбор способа сушки не имеет конкретных ограничений. Например, можно использовать воздушную и / или тепловую сушку. Тепловая сушка может осуществляться с помощью горячей пластины или горячего воздуха.
[0070]Слой первого активного вещества, сформированный на подложке, можно разрезать соответствующим образом, в зависимости, например, от предполагаемого размера или формы полностью твердотельной аккумуляторной батареи.
Этап (a-2)
[0071]Этап (а-2) является этапом формирования слоя второго активного вещества. Подробности этапа (а-2), по существу, не ограничены при условии возможности формирования слоев активного вещества для использования в полностью твердотельной аккумуляторной батарее.
[0072]Например, слой второго активного вещества может быть сформирован путем нанесения на подложку и последующей сушки, одновременно с обеих сторон слоя второго токового коллектора или поочередно с каждой стороны, материалов слоя второго активного вещества: второе активное вещество и твердый электролит, проводящее вещество и связующее вещество, используемые по мере необходимости.
[0073]Подобно этапу (a-1), слои второго активного вещества могут быть сформированы на соответствующих сторонах слоя второго токового коллектора, так чтобы слои второго активного вещества были сформированы на подложке, а затем перенесены на соответствующие стороны слоя второго токового коллектора.
[0074]Раскрытие нанесения и сушки пропущены, так как может быть сделана ссылка на этап (a-1). Для облегчения нанесения материалы слоя второго активного вещества могут быть диспергированы в неполярном растворителе, например, гептане.
[0075]Слои второго активного вещества, сформированные на соответствующих сторонах слоя второго токового коллектора, могут быть разрезаны соответствующим образом в зависимости, например, от предполагаемого размера или формы полностью твердотельной аккумуляторной батареи.
Этап (a-3)
[0076]Этап (a-3) является этапом формирования слоев твердого электролита. Подробности этапа (а-3), по существу, не ограничены, при условии, что слои твердого электролита для использования в полностью твердотельной аккумуляторной батарее могут быть сформированы.
[0077]Например, слой твердого электролита может быть сформирован путем нанесения на подложку и последующей сушки материалов слоя твердого электролита: твердого электролита и связующего вещества, используемых по мере необходимости.
[0078]Раскрытие типа подложки, нанесения и сушки пропущено, так как может быть сделана ссылка на этап (a-1). Для облегчения нанесения материалы слоя твердого электролита могут быть диспергированы в неполярном растворителе, например, гептане.
[0079]Слой твердого электролита, сформированный на подложке, может быть разрезан соответствующим образом в зависимости, например, от предполагаемого размера или формы полностью твердотельной аккумуляторной батареи.
Этап (a-4)
[0080]Этап (а-4) является этапом присоединения и прессования слоев второго активного вещества, сформированных на этапе (а-2), и слоев твердых электролитов, сформированных на этапе (а-3), таким образом, чтобы слои второго активного вещества и слои твердых электролитов были приведены в непосредственный контакт друг с другом.
[0081]Этап прессования является предпочтительным с точки зрения того, что слои второго активного вещества и слои твердого электролита могут иметь компактную структуру. Прессование может быть выполнено прокаткой.
[0082]Давление прессования не имеет конкретных ограничений. Например, давление прессования может составлять 0,5 т/см или более, 1,0 т/см или более, 1,5 т/см или более, или 2,0 т/см или более.
[0083]После прессования удаляют подложки с поверхностей слоев твердого электролита, после чего может быть выполнен этап (a-5).
Этап (a-5)
[0084]Этап (а-5) является этапом присоединения и прессования слоев первого активного вещества, формируемых на этапе (а-1), и слоев твердых электролитов, формируемым на этапе (а-3), таким образом, чтобы слои первого активного вещества и слои твердых электролитов были приведены в непосредственный контакт друг с другом.
[0085]Давление прессования не имеет конкретных ограничений. Описание давления прессования пропущено, так как может быть сделана ссылка на этап (a-4).
[0086]Многослойный корпус может быть получен путем удаления подложек с поверхностей слоев первого активного вещества.
[0087]Полученный многослойный корпус может быть подвергнут прокатке с целью выравнивания разности между максимальным значением и минимальным значением толщины многослойного корпуса. Например, многослойный корпус может быть спрессован под давлением 1,0 т/см или более, 2,0 т/см или более, 3,0 т/см или более, 4,0 т/см или более, или 5,0 т/см или более.
Этап (b)
[0088]На этапе (b) многослойный батарейный блок получают путем скрепления слоев первого токового коллектора с соответствующими торцевыми поверхностями многослойного корпуса в направлении укладки слоев с помощью клеящего вещества.
[0089]Например, центральная часть ФИГ. 5 представляет собой схематичное изображение вида в разрезе, иллюстрирующее получение многослойного батарейного блока 13 путем скрепления слоев 8a и 9a первого токового коллектора с соответствующими торцевыми поверхностями многослойного корпуса 13a в направлении укладки его слоев с применением клеящего вещества.
[0090]Местоположение, куда наносится клеящее вещество, по существу, не ограничено. Например, клеящее вещество может быть нанесено L-образной полосой на каждый угол части слоя 8a первого токового коллектора, укладываемого в стопу, как изображено на ФИГ. 5.
[0091]Как раскрыто выше, токопроводящий углерод может быть нанесен на одну слоя первого токового коллектора или обе стороны слоя первого токового коллектора.
[0092]Поэтому способ согласно настоящему изобретению может дополнительно содержать этап (b-1): подготовку слоев первого токового коллектора, каждый из которых покрыт токопроводящим углеродом с одной или обеих сторон, до этапа (b).
Этап (b-1)
[0093]Этап (b-1) является этапом покрытия одной стороны слоя первого токового коллектора или обеих сторон слоя первого токового коллектора токопроводящим углеродом, путем нанесения и сушки на одной стороне слоя первого токового коллектора или обеих сторонах слоя первого токового коллектора композиции, содержащей токопроводящий углерод и связующее вещество, используемые по мере необходимости.
[0094]Описание нанесения и сушки пропущено, так как может быть сделана ссылка на этап (a-1). Для облегчения нанесения покрытия композиция, содержащая токопроводящий углерод, может быть диспергирована в органическом растворителе, например, N-метил-2-пирролидоне (NMP).
[0095]Доступные на рынке слои первого токового коллектора, каждый из которых покрыт токопроводящим углеродом с одной или обеих сторон, могут быть использованы вместо слоев первого токового коллектора, полученных на этапе (b-1).
Этап (c)
[0096]На этапе (c) два и более многослойных батарейных блока укладывают вместе в стопу.
[0097]Например, в правой части ФИГ. 5 схематично изображен вид в разрезе, иллюстрирующий, как два и более многослойных батарейных блока укладывают вместе в стопу.
[0098]Способ, предложенный настоящим изобретением, позволяет изготовить полностью твердотельную аккумуляторную батарею 300, в которой снижение рабочей емкости может быть предотвращено, даже в том случае, если полностью твердотельная аккумуляторная батарея 300 скреплена при низком давлении скрепления.
[0099]Кроме того, способ, предложенный настоящим изобретением, может дополнительно содержать этап скрепления полностью твердотельной аккумуляторной батареи 300 при низком давлении скрепления в направлении укладки в стопу многослойных батарейных блоков.
[0100]Например, низкое давление скрепления может составлять менее 5,0 МПа, 4,5 МПа или менее, 4,0 МПа или менее, 3,5 МПа или менее, 3,0 МПа или менее, 2,5 МПа или менее, 2,0 МПа или менее, 1,5 МПа или менее, 1,0 МПа или менее, 0,9 МПа или менее, 0,8 МПа или менее, 0,7 МПа или менее, 0,6 МПа или менее, 0,5 МПа или менее, 0,4 МПа или менее, 0,3 МПа или менее, 0,2 МПа или менее, 0,1 МПа или менее, 0,08 МПа или менее. Нижнее предельное значение давления скрепления, по существу, не ограничено, но может составлять, например, 0,05 МПа или более или 0,08 МПа или более.
[0101]С точки зрения того, чтобы скрепляющее приспособление могло быть выполнено простым, компактным и дешевым, способ согласно настоящему изобретению, предпочтительно, содержит дополнительный этап скрепления полностью твердотельной аккумуляторной батареи 300 под давлением 1,0 МПа или менее в направлении укладки многослойных батарейных блоков.
[0102]Скрепление при низком давлении может быть выполнено в условиях атмосферного давления или с использованием небольшого скрепляющего приспособления.
[0103]Например, скрепление в условиях атмосферного давления может осуществляться путем помещения многослойных батарейных блоков в слоистый пленочный материал и снижения давления в слоистом пленочном материале по сравнению с атмосферным давлением.
[0104]Согласно настоящему изобретению, полностью твердотельная аккумуляторная батарея 300 может быть скреплена при давлении скрепления, превышающем указанное выше давление скрепления.
Составные части
[0105]Ниже детально раскрыты составные части, которые могут входить в состав многослойного батарейного блока согласно настоящему изобретению, и составные части для использования на этапах способа в соответствии с настоящим изобретением.
[0106]Для облегчения понимания настоящего изобретения дано описание примеров составных частей многослойного корпуса перезаряжаемой полностью твердотельной литий-ионной аккумуляторной батареи. Полностью твердотельная аккумуляторная батарея настоящего изобретения не ограничивается литий-ионной перезаряжаемой аккумуляторной батареей и может иметь широкое применение.
Слой положительного токового коллектора
[0107]Токопроводящий материал для использования в слое положительного токового коллектора не имеет особых ограничений. Любой токопроводящий материал, подходящий для полностью твердотельной аккумуляторной батареи, может быть использован соответствующим образом. Примеры токопроводящего материала для использования в слое положительного токового коллектора включают: нержавеющую сталь, алюминий, медь, никель, железо, титан и углерод. Токопроводящий материал не ограничен этими примерами. Среди этих материалов предпочтителен алюминий с точки зрения веса и стоимости.
[0108]Форма слоя положительного токового коллектора не имеет особых ограничений. Примеры формы включают пленку, пластину и сетку. Среди этих форм предпочтительна пленка.
Слой положительного активного вещества
[0109]Слой положительного активного вещества содержит, по меньшей мере, положительное активное вещество. Предпочтительно, слой положительного активного вещества дополнительно содержит твердый электролит (см. ниже). Кроме того, слой положительного активного вещества может содержать добавку для использования в слое положительного активного вещества полностью твердотельной аккумуляторной батареи, такую как токопроводящее вещество или связующее вещество, в зависимости от назначения или области применения.
[0110]Материал активного положительного вещества не имеет конкретных ограничений. Примеры положительного активного вещества включают литированный оксид кобальта (LiCoO2), литированный оксид никеля (LiNiO2), литированный оксид марганца (LiMn2O4), а также шпинели Li-Mn, легированные различными элементами, представленными Li1.5Co1/3Ni1/3Mn1/3O2, LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2 и Li1+xMn2-x-yMyO4 (M представляет собой один или несколько металлических элементов, выбранных из группы, в которую входит Al, Mg, Co, Fe, Ni и Zn).
[0111]Токопроводящее вещество не имеет конкретных ограничений. Примеры токопроводящего вещества включают металлические и углеродные вещества, в частности, выращенное из паровой фазы углеродное волокно (VGCF) и углеродное нановолокно.
[0112]Связующее вещество не имеет конкретных ограничений. Примеры связующего вещества включают такие, как поливинилидендифторид (PVdF), карбоксиметилцеллюлозу (CMC), бутадиеновый каучук (BR) и бутадиен-стирольный каучук (SBR), а также сочетания этих материалов.
Слой твердого электролита
[0113]Слой твердого электролита содержит, по меньшей мере, твердый электролит. Состав твердого электролита, по существу, не ограничен. Можно использовать любой материал, подходящий для использования в качестве твердого электролита полностью твердотельной аккумуляторной батареи. Примеры твердого электролита включают сульфидный твердый электролит, оксидный твердый электролит и полимерный твердый электролит.
[0114]Примеры сульфидного твердого электролита включают аморфный твердый электролит на основе сульфида, кристаллический твердый электролит на основе сульфида и твердый электролит на основе аргиродита. Сульфидный твердый электролит не ограничивается этими примерами. К частным примерам сульфидного твердого электролита относятся электролиты на основе Li2S-P2S5 (например, Li7P3S11, Li3PS4 и Li8P2S9), Li2S-SiS2, LiI-Li2S-SiS2, LiI-Li2S-P2S5, LiI-LiBr-Li2S-P2S5, Li2S-P2S5-GeS2 (например, Li13GeP3S16 и Li10GeP2S12), LiI-Li2S-P2O5, LiI-Li3PO4-P2S5, Li7-xPS6-xClx и сочетания этих электролитов. Сульфидный твердый электролит не ограничивается этими частными примерами.
[0115]Примеры оксидного твердого электролита включают Li7La3Zr2O12, Li7-xLa3Zr1-xNbxO12, Li7-3xLa3Zr2AlxO12, Li3xLa2/3-xTiO3, Li1+xAlxTi2-x(PO4)3, Li1+xAlxGe2-x(PO4)3, Li3PO4 и Li3+xPO4-xNx (LiPON). Оксидный твердый электролит не ограничивается этими примерами.
Полимерный электролит
[0116]Примеры полимерного электролита включают оксид полиэтилена (PEO), оксид полипропилена (PPO) и сополимеры этих оксидов. Полимерный твердый электролит не ограничивается этими примерами.
[0117]Твердым электролитом может быть стекло или кристаллическое стекло (стеклокерамика). Слой твердого электролита может содержать связующее вещество или иной подобный материал, если необходимо, помимо раскрытого выше твердого электролита. В частности, связующее вещество подобно любому «связующему веществу», перечисленному в разделе «слой положительного активного вещества». Поэтому его подробное описание опущено.
Слой отрицательного активного вещества
[0118]Слой отрицательного активного вещества содержит, по меньшей мере, отрицательное активное вещество. Предпочтительно, слой отрицательного активного вещества дополнительно содержит твердый электролит (см. выше). Кроме того, слой отрицательного активного вещества может содержать добавку для использования в слое отрицательного активного вещества полностью твердотельной аккумуляторной батареи, например, токопроводящее вещество или связующее вещество, в зависимости от назначения или области применения.
[0119]Материал активного отрицательного вещества не имеет конкретных ограничений. Предпочтительно, материал обладает способностью накапливать и выделять ионы металла, например, ионы лития. Примеры отрицательного активного вещества включают отрицательное активное вещество в виде оксида, отрицательное активное вещество в виде сплава и углеродный материал. Отрицательное активное вещество не ограничивается этими примерами.
[0120]Материал отрицательного активного вещества в виде оксида не имеет конкретных ограничений. Примером отрицательного активного вещества в виде оксида являются частицы титаната лития (LTO).
[0121]Материал отрицательного активного вещества в виде сплава не имеет конкретных ограничений. Примеры отрицательного активного вещества в виде сплава включают отрицательное активное вещество в виде сплава Si и отрицательное активное вещество в виде сплава Sn. Примеры отрицательного активного вещества в виде сплава Si включают кремний, окись кремния, карбид кремния, нитрид кремния и их твердые растворы. Отрицательное активное вещество в виде сплава Si может содержать дополнительные элементы, иные чем кремний, например, Fe, Co, Sb, Bi, Pb, Ni, Cu, Zn, Ge, In, Sn или Ti. Примеры отрицательного активного вещества в виде сплава Sn включают олово, окись олова, нитрид олова и их твердые растворы. Отрицательное активное вещество в виде сплава Sn может содержать дополнительные элементы, иные, чем олово, например, Fe, Co, Sb, Bi, Pb, Ni, Cu, Zn, Ge, In, Ti или Si. Из этих отрицательных активных веществ предпочтительным является отрицательное активное вещество в виде сплава Si.
[0122]Углеродный материал не имеет конкретных ограничений. Примеры углеродного материала включают твердый углерод, мягкий углерод и графит.
[0123]В качестве твердого электролита, токопроводящего вещества, связующего вещества или других добавок для использования в слое отрицательного активного вещества можно применять любые вещества, раскрытые в разделах «слой положительного активного вещества» и «слой твердого электролита», соответственно.
Слой отрицательного токового коллектора
[0124]Токопроводящий материал для использования в слое отрицательного токового коллектора не имеет особых ограничений. Любой токопроводящий материал, подходящий для полностью твердотельной аккумуляторной батареи, может быть использован соответствующим образом. Примеры токопроводящего материала для использования в слое отрицательного токового коллектора включают нержавеющую сталь, алюминий, медь, никель, железо, титан и углерод. Токопроводящий материал не ограничен этими примерами.
[0125]Форма слоя отрицательного токового коллектора не имеет особых ограничений. Примеры данной формы включают пленку, пластину и сетку. Среди этих форм предпочтительна пленка.
[0126]Настоящее изобретение подробно раскрыто ниже в следующих примерах. Следующие примеры не предназначены для ограничения области применения настоящего изобретения.
Пример 1:
[0127]Этап (a): получение многослойного корпуса, не содержащего слои первого токового коллектора в многослойном батарейном блоке
[0128]В примере 1 многослойный корпус изготовлен таким образом, чтобы «слой первого токового коллектора» и «слой первого активного вещества» представляли собой «слой положительного токового коллектора» и «слой положительного активного вещества», а «слой второго токового коллектора» и «слой второго активного вещества» представляли собой «слой отрицательного токового коллектора» и «слой отрицательного активного вещества».
Этап (a-1)
[0129]Поливинилидендифторид (PVdF), частицы положительного активного вещества, твердый электролит (стеклокерамика на основе Li2S-P2S5) и VGCF (производства Showa Denko K. K.) были добавлены в емкость из полипропилена и перемешивались в течение 30 секунд с помощью аппарата ультразвукового диспергирования (производства SMT Co., Ltd.: UH-50). Затем емкость встряхивали в течение 3 минут с помощью шейкера (производства Sibata Scientific Technology Ltd.: TTM-1), после чего материалы дополнительно перемешивали в течение 30 секунд с помощью аппарата ультразвукового диспергирования. Далее емкость дополнительно встряхивали в течение 3 минут с помощью шейкера, и полученные материалы для слоя положительного активного вещества наносили на алюминиевую фольгу ракельным способом с использованием аппликатора. Нанесенные материалы слоя положительного активного вещества просушивали на воздухе, а затем в течение 30 минут сушили на горячей пластине при 100°C. В результате слой положительного активного вещества был сформирован на алюминиевой фольге.
[0130]Частицами положительного активного вещества являлись частицы положительного активного вещества (частицы с Li1.5Co1/3Ni1/3Mn1/3O2 в качестве основной фазы), содержащие слои с покрытием ниобатом лития, полученные таким образом, чтобы частицы положительного активного вещества были покрыты ниобатом лития в атмосферных условиях в барабане устройства с псевдоожиженным слоем (производства Powrex Corporation) и подвергнуты обжигу в атмосферных условиях.
Этап (a-2)
[0131]PVdF, частицы отрицательного активного вещества (LTO) и твердый электролит (стеклокерамика на основе Li2S-P2S5) были добавлены в емкость из полипропилена и перемешивались в течение 30 секунд с помощью аппарата ультразвукового диспергирования (производства SMT Co., Ltd.: UH-50). Полученные материалы для слоя отрицательного активного вещества были нанесены на обе стороны медной фольги ракельным способом с помощью аппликатора. Нанесенные материалы для слоя отрицательного активного вещества просушивали на воздухе, а затем сушили в течение 30 минут на горячей пластине при 100°C. В результате слои отрицательного активного вещества были сформированы на соответствующих сторонах медной фольги.
Этап (a-3)
[0132]Гептан, бутадиеновый каучук (BR) и твердый электролит (стеклокерамика на основе Li2S-P2S5) были добавлены в емкость из полипропилена и перемешивались в течение 30 секунд с помощью аппарата ультразвукового диспергирования (производства SMT Co., Ltd.: UH-50). Затем емкость встряхивали в течение 3 минут с помощью шейкера (производства Sibata Scientific Technology Ltd.: TTM-1), после чего материалы дополнительно перемешивали в течение 30 секунд с помощью аппарата ультразвукового диспергирования. Далее емкость дополнительно встряхивали в течение 3 минут с помощью шейкера, и полученные материалы для слоя твердого электролита наносили на алюминиевую фольгу ракельным способом с помощью аппликатора. Нанесенные материалы для слоя твердого электролита просушивали на воздухе, а затем в течение 30 минут сушили на горячей пластине при 100°C. В результате слой твердого электролита был сформирован на алюминиевой фольге.
Этап (a-4)
[0133]Слои отрицательного активного вещества, сформированные на этапе (а-2), были разрезаны на участки площадью 7,2 см2 × 7,2 см2. Аналогичным образом слой твердого электролита, сформированный на этапе (а-3), был разрезан на участки площадью 7,2 см2 × 7,2 см2. После этого слои отрицательного активного вещества и слои твердого электролита присоединили и спрессовали под давлением 1,6 т/см таким образом, чтобы слои отрицательного активного вещества и слои твердого электролита были приведены в непосредственный контакт друг с другом, в результате чего получали многослойный корпус со структурой «алюминиевая фольга - слой твердого электролита - слой отрицательного активного вещества - медная фольга (слой отрицательного токового коллектора) - слой отрицательного активного вещества - слой твердого электролита - алюминиевая фольга».
Этап (a-5)
[0134]Слои положительного активного вещества, сформированные на этапе (а-1), были разрезаны на участки площадью 7,0 см2 × 7,0 см2. Из полученного многослойного корпуса, имеющего структуру «алюминиевая фольга - слой твердого электролита - слой отрицательного активного вещества - медная фольга (слой отрицательного токового коллектора) - слой отрицательного активного вещества - слой твердого электролита - алюминиевая фольга» была удалена алюминиевая фольга. После этого слои положительного активного вещества и слои твердого электролита присоединили и спрессовали под давлением 1,6 т/см таким образом, чтобы слои положительного активного вещества и твердого электролита были приведены в непосредственный контакт друг с другом, в результате чего получили многослойный корпус со структурой «алюминиевая фольга - слой положительного активного вещества - слой твердого электролита - слой отрицательного активного вещества - медная фольга (слой отрицательного токового коллектора) - слой отрицательного активного вещества - слой твердого электролита - слой положительного активного вещества - алюминиевая фольга».
[0135]После этого алюминиевая фольга была удалена, а многослойный корпус спрессовали под давлением 5,0 т/см, получив таким образом многослойный корпус со структурой «слой положительного активного вещества - слой твердого электролита - слой отрицательного активного вещества - медная фольга (слой отрицательного токового коллектора) - слой отрицательного активного вещества - слой твердого электролита - слой положительного активного вещества».
[0136]Полученный многослойный корпус спрессовали прокаткой для выравнивания разности между максимальным значением и минимальным значением толщины до 1 μм.
[0137]Подобно ФИГ. 4, разность между максимальным значением и минимальным значением толщины многослойного корпуса была получена путем измерения многослойного корпуса цифровым индикатором (производства Teclock Co., Ltd.) в 16 точках измерения, симметрично и равномерно распределенных по каждой торцевой поверхности.
[0138]Максимальное значение толщины полученного многослойного корпуса составляла 400 μм. Таким образом, разность между максимальным значением и минимальным значением толщины многослойного корпуса составила 0,25% от максимального значения толщины многослойного корпуса (100%).
[0139]Этап (b): получение многослойного батарейного блока путем скрепления слоев первого токового коллектора с соответствующими торцевыми поверхностями многослойного корпуса в направлении укладки слоев с помощью клеящего вещества
Этап (b-1)
[0140]В качестве токопроводящего углерода печная сажа и поливинилидендифторид (PVdF) были отмерены в объемном соотношении 25:72 (печная сажа к PVdF). После этого добавили N-метил-2-пирролидон (NMP) и получили композицию, содержащую токопроводящий углерод.
[0141]Полученную композицию, содержащую токопроводящий углерод, нанесли с одной стороны алюминиевой фольги толщиной 2,0 μм и высушили в течение 1 часа при температуре 100°С. Таким образом, в качестве каждого слоя положительного токового коллектора (слоя первого токового коллектора) была подготовлена алюминиевая фольга, покрытая с одной стороны токопроводящим углеродом.
[0142]С помощью бутадиенового каучука (BR) слои положительного токового коллектора, полученные раскрытым выше способом, были присоединены к соответствующим сторонам многослойного корпуса, полученного на этапе (а), в результате чего был получен многослойный батарейный блок согласно примеру 1. При этом каждый слой положительного токового коллектора был присоединен таким образом, чтобы поверхность, покрытая токопроводящим углеродом, была обращена к торцевой поверхности многослойного корпуса (то есть к поверхности слоя положительного активного вещества).
[0143]Этап (c): укладка в стопу двух и более многослойных батарейных блоков.
[0144]Двадцать многослойных батарейных блоков, полученных на этапе (b), были уложены в стопу, а пластины токовых коллекторов сварены друг с другом. После этого многослойные батарейные блоки были помещены в слоистый пленочный материал под давлением -0,08 МПа относительно атмосферного давления, таким образом получив полностью твердотельную аккумуляторную батарею согласно примеру 1. В полученной полностью твердотельной аккумуляторной батарее согласно примеру 1 давление скрепления при воздействии атмосферного давления через слоистый пленочный материал составило 0,08 МПа.
Пример 2
[0145]Полностью твердотельная аккумуляторная батарея согласно примеру 2 изготовлена аналогично примеру 1 с тем исключением, что разность между максимальным значением и минимальным значением толщины многослойного корпуса, полученного на этапе (а-5) («слой положительного активного вещества - слой твердого электролита - слой отрицательного активного вещества - медная фольга (слой отрицательного токового коллектора) - слой отрицательного активного вещества - слой твердого электролита - слой положительного активного вещества») была установлена на 15 μм.
Пример 3
[0146]Полностью твердотельная аккумуляторная батарея согласно примеру 3 изготовлена аналогично примеру 1 с тем исключением, что разность между максимальным значением и минимальным значением толщины многослойного корпуса, полученного на этапе (а-5) («слой положительного активного вещества - слой твердого электролита - слой отрицательного активного вещества - медная фольга (слой отрицательного токового коллектора) - слой отрицательного активного вещества - слой твердого электролита - слой положительного активного вещества») была установлена на 30 μм.
Пример 4
[0147]Полностью твердотельная аккумуляторная батарея согласно примеру 4 изготовлена аналогично примеру 1 с тем исключением, что на этапе (b-1) в качестве каждого слоя положительного токового коллектора вместо алюминиевой фольги, покрытой с одной стороны токопроводящим углеродом, использовалась алюминиевая фольга, не покрытая токопроводящим углеродом.
Пример 5
[0148]Полностью твердотельная аккумуляторная батарея согласно примеру 5 изготовлена аналогично примеру 2 с тем исключением, что на этапе (b-1) в качестве каждого слоя положительного токового коллектора вместо алюминиевой фольги, покрытой с одной стороны токопроводящим углеродом, использовалась алюминиевая фольга, не покрытая токопроводящим углеродом.
Пример 6
[0149]Полностью твердотельная аккумуляторная батарея согласно примеру 6 изготовлена аналогично примеру 3 с тем исключением, что на этапе (b-1) в качестве каждого слоя положительного токового коллектора вместо алюминиевой фольги, покрытой с одной стороны токопроводящим углеродом, использовалась алюминиевая фольга, не покрытая токопроводящим углеродом.
Сравнительный пример 1
[0150]Полностью твердотельная аккумуляторная батарея согласно сравнительному примеру 1 изготовлена аналогично примеру 1 с тем исключением, что на этапе (b-1) слой положительного токового коллектора был присоединен к многослойному корпусу таким образом, чтобы между многослойными корпусами был размещен один слой положительного токового коллектора.
Сравнительный пример 2
[0151]Полностью твердотельная аккумуляторная батарея согласно сравнительному примеру 2 изготовлена аналогично примеру 2 с тем исключением, что на этапе (b-1) слой положительного токового коллектора был присоединен к многослойному корпусу таким образом, чтобы между многослойными корпусами был размещен один слой положительного токового коллектора.
Сравнительный пример 3
[0152]Полностью твердотельная аккумуляторная батарея согласно сравнительному примеру 3 изготовлена аналогично примеру 3 с тем исключением, что на этапе (b-1) слой положительного токового коллектора был присоединен к многослойному корпусу таким образом, чтобы между многослойными корпусами был размещен один слой положительного токового коллектора.
Сравнительный пример 4
[0153]Полностью твердотельная аккумуляторная батарея согласно сравнительному примеру 4 изготовлена аналогично примеру 4 с тем исключением, что на этапе (b-1) слой положительного токового коллектора был присоединен к многослойному корпусу таким образом, чтобы между многослойными корпусами был размещен один слой положительного токового коллектора.
Сравнительный пример 5
[0154]Полностью твердотельная аккумуляторная батарея согласно сравнительному примеру 5 изготовлена аналогично примеру 5 с тем исключением, что на этапе (b-1) слой положительного токового коллектора был присоединен к многослойному корпусу таким образом, чтобы между многослойными корпусами был размещен один слой положительного токового коллектора.
Сравнительный пример 6
[0155]Полностью твердотельная аккумуляторная батарея согласно сравнительному примеру 6 изготовлена аналогично примеру 6 с тем исключением, что на этапе (b-1) слой положительного токового коллектора был присоединен к многослойному корпусу таким образом, чтобы между многослойными корпусами был размещен один слой положительного токового коллектора.
Оценка
[0156]Полностью твердотельные аккумуляторные батареи, изготовленные в соответствии с примерами и сравнительными примерами, были подвергнуты заряду постоянным током и постоянным напряжением (CC-CV), после чего подвергались CC-CV разряду в диапазоне от 1,6 В до 2,7 В с 0,33 С при 25°C. После этого была измерена рабочая емкость. Результаты представлены в Таблице 1.
[0157]Рабочую емкость измеряли аналогичным образом, причем полностью твердотельные аккумуляторные батареи, изготовленные в соответствии с примерами и сравнительными примерами, скреплялись под давлением скрепления 5 МПа. Результаты представлены в Таблице 1.
[0158]Рабочую емкость измеряли аналогичным образом, причем полностью твердотельные аккумуляторные батареи, изготовленные в соответствии с примерами и сравнительными примерами, скреплялись под давлением скрепления 10 МПа. Результаты представлены в Таблице 1.
[Таблица 1]
Количество слоев первого токового коллектора между многослойными корпусами | Разность между максимальным значением и минимальным значением толщины многослойного корпуса (доля (%)) *1 | Покрытие слоя первого токового коллектора токопроводящим углеродом | Сравнение рабочей емкости *2 | |||
Скрепление под атмосферным давлением *3 | Скрепление под давлением 5 МПа | Скрепление под давлением 10 МПа | ||||
Пример 1: | 2 | 1 μм (0,25%) | Да | 100 | 100 | 100 |
Пример 2 | 2 | 15 μм (3,75%) | Да | 100 | 100 | 100 |
Пример 3 | 2 | 30 μм (7,5%) | Да | 100 | 100 | 100 |
Пример 4 | 2 | 1 μм (0,25%) | Нет | 100 | 100 | 100 |
Пример 5 | 2 | 15 μм (3,75%) | Нет | 99 | 100 | 100 |
Пример 6 | 2 | 30 μм (7,5%) | Нет | 98 | 100 | 100 |
Сравнительный пример 1 | 1 | 1 μм (0,25%) | Да | 95 | 100 | 100 |
Сравнительный пример 2 | 1 | 15 μм (3,75%) | Да | 75 | 100 | 100 |
Сравнительный пример 3 | 1 | 30 μм (7,5%) | Да | 64 | 95 | 100 |
Сравнительный пример 4 | 1 | 1 μм (0,25%) | Нет | 89 | 100 | 100 |
Сравнительный пример 5 | 1 | 15 μм (3,75%) | Нет | 71 | 100 | 100 |
Сравнительный пример 6 | 1 | 30 μм (7,5%) | Нет | 60 | 92 | 100 |
(доля (%)) *1: Значения в скобках отражают долю разности между максимальным значением и минимальным значением толщины многослойного корпуса от максимального значения толщины многослойного корпуса.
Сравнение рабочей емкости *2: Рабочая емкость сравнивается с результатами примера 1, принятыми за «100».
Скрепление под атмосферным давлением *3: Многослойные батарейные блоки сжимались под давлением -0,08 МПа относительно атмосферного давления, следовательно, давление скрепления составило 0,08 МПа.
[0159]Как следует из таблицы 1, если разность между максимальным значением и минимальным значением толщины многослойного корпуса относительно велика (например, 15 μм или 30 μм), то уменьшение рабочей емкости полностью твердотельной аккумуляторной батареи согласно сравнительным примерам 1-6 удавалось предотвратить только тогда, когда полностью твердотельные аккумуляторные батареи скреплялись при высоком давлении скрепления (порядка 5 или 10 МПа). Когда полностью твердотельная аккумуляторная батарея согласно сравнительному примеру 2 была скреплена при давлении скрепления 1,0 МПа, рабочая емкость составила 85 от результата примера 1, принятого за «100». В полностью твердотельных аккумуляторных батареях согласно примерам 1 - 6 уменьшение рабочей емкости удавалось предотвратить даже тогда, когда полностью твердотельные аккумуляторные батареи скреплялись при низком давлении скрепления (например, под атмосферным давлением посредством слоистого пленочного материала).
[0160]Точнее говоря, когда полностью твердотельные аккумуляторные батареи согласно сравнительным примерам 1-6 скреплялись под атмосферным давлением (давление скрепления: 0,08 МПа), рабочая емкость существенно уменьшалась по мере увеличения разности между максимальным значением и минимальным значением толщины многослойного корпуса. Когда полностью твердотельные аккумуляторные батареи согласно примерам 1-6 скреплялись под атмосферным давлением, рабочая емкость в значительной степени сохранялась независимо от разности между максимальным значением и минимальным значением толщины многослойного корпуса.
[0161]Как видно из результатов, в случаях, когда разность между максимальным значением и минимальным значением толщины многослойного корпуса составляет 1 μм, 15 μм и 30 μм, эффект применения настоящего изобретения может проявиться в значительной степени, когда разность составляет, например, 10 μм и более.
[0162]В частности, в полностью твердотельных аккумуляторных батареях согласно примерам 1-3, в которых слой первого токового коллектора покрыт токопроводящим углеродом с одной стороны, разряд осуществлялся в соответствии с теоретической емкостью без учета разности между максимальным значением и минимальным значением толщины многослойного корпуса, по сравнению с полностью твердотельными аккумуляторными батареями согласно примерам 4-6, в которых слой первого токового коллектора не был покрыт токопроводящим углеродом.
[0163]В раскрытых выше примерах и сравнительных примерах были проведены исследования полностью твердотельной аккумуляторной батареи, в которой «слой первого токового коллектора» и «слой первого активного вещества» представляли собой «слой положительного токового коллектора» и «слой положительного активного вещества», а «слой второго токового коллектора» и «слой второго активного вещества» являлись «слоем отрицательного токового коллектора» и «слоем отрицательного активного вещества». Аналогичные эффекты можно получить в случае полностью твердотельной аккумуляторной батареи, в которой «слой первого токового коллектора» и «слой первого активного вещества» представляют собой «слой отрицательного токового коллектора» и «слой отрицательного активного вещества», а «слой второго токового коллектора» и «слой второго активного вещества» являются «слоем положительного токового коллектора» и «слоем положительного активного вещества».
Claims (14)
1. Полностью твердотельная аккумуляторная батарея, содержащая два или более многослойных батарейных блока, имеющих однополюсную структуру, в которой каждый многослойный батарейный блок содержит слой первого токового коллектора, слой первого активного вещества, слой твердого электролита, слой второго активного вещества, слой второго активного вещества, слой твердого электролита, слой первого активного вещества и слой первого токового коллектора, которые уложены в стопу в указанном порядке, а
слой первого токового коллектора и слой первого активного вещества, примыкающие при укладке в стопу, скреплены клеящим веществом.
2. Полностью твердотельная аккумуляторная батарея по п. 1, в которой полностью твердотельная аккумуляторная батарея скреплена под давлением скрепления 1 МПа или менее в направлении укладки многослойных батарейных блоков.
3. Полностью твердотельная аккумуляторная батарея по п. 1 или 2, в которой токопроводящий углерод нанесен на одну сторону слоя первого токового коллектора или на обе стороны слоя первого токового коллектора.
4. Полностью твердотельная аккумуляторная батарея по п. 1 или 2, в которой по меньшей мере в одном из двух или более многослойных батарейных блоков разность между максимальным значением и минимальным значением толщины многослойного корпуса, не содержащего слои первого токового коллектора в многослойном батарейном блоке, составляет 10 μм или более.
5. Способ изготовления полностью твердотельной аккумуляторной батареи, содержащей два или более многослойных батарейных блока, имеющих однополюсную структуру,
каждый из многослойных батарейных блоков содержит слой первого токового коллектора, слой первого активного вещества, слой твердого электролита, слой второго активного вещества, слой второго токового коллектора, слой второго активного вещества, слой твердого электролита, слой первого активного вещества и слой первого токового коллектора, которые уложены в стопу в указанном порядке,
указанный способ содержит следующие этапы:
(a) получение многослойного корпуса, не содержащего слои первого токового коллектора в каждом из многослойных батарейных блоков;
(b) получение каждого из многослойных батарейных блоков путем скрепления слоев первого токового коллектора с соответствующими торцевыми поверхностями многослойного корпуса в направлении укладки слоев с помощью клеящего вещества; и
(c) укладка в стопу двух или более многослойных батарейных блоков.
6. Способ по п. 5, дополнительно содержащий этап скрепления полностью твердотельной аккумуляторной батареи под давлением скрепления 1,0 МПа или менее в направлении укладки многослойных батарейных блоков.
7. Способ по п. 5 или 6, в котором токопроводящий углерод нанесен на одну сторону слоя первого токового коллектора или на обе стороны слоя первого токового коллектора.
8. Способ по п. 5 или 6, в котором по меньшей мере в одном из двух или более многослойных батарейных блоков разность между максимальным значением и минимальным значением толщины многослойного корпуса составляет 10 μм или более.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019-037606 | 2019-03-01 | ||
JP2019037606A JP7211165B2 (ja) | 2019-03-01 | 2019-03-01 | 全固体電池及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2725177C1 true RU2725177C1 (ru) | 2020-06-30 |
Family
ID=69726414
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020107481A RU2725177C1 (ru) | 2019-03-01 | 2020-02-19 | Полностью твердотельная аккумуляторная батарея и способ ее изготовления |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20200280102A1 (ru) |
EP (1) | EP3703168B1 (ru) |
JP (1) | JP7211165B2 (ru) |
KR (1) | KR102303703B1 (ru) |
CN (1) | CN111640992B (ru) |
BR (1) | BR102020003633A2 (ru) |
RU (1) | RU2725177C1 (ru) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7322731B2 (ja) | 2020-01-31 | 2023-08-08 | トヨタ自動車株式会社 | 全固体電池 |
JP2023109290A (ja) | 2022-01-27 | 2023-08-08 | トヨタ自動車株式会社 | 電極、全固体電池、および、全固体電池の製造方法 |
WO2024142451A1 (ja) * | 2022-12-27 | 2024-07-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電池 |
CN116544487B (zh) * | 2023-07-05 | 2023-09-22 | 安徽国麒科技有限公司 | 一种电池分容后智能组装装置及方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2295177C2 (ru) * | 2005-04-21 | 2007-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Высокоэнергетические батарейные системы" (ООО "ВЭБС") | Способ изготовления вторичного твердотельного источника тока |
RU2631333C2 (ru) * | 2014-08-21 | 2017-09-21 | Джонсон Энд Джонсон Вижн Кэа, Инк. | Способы изготовления тонкопленочных элементов питания для биосовместимых устройств, содержащих многослойные композиты и осажденные разделители |
JP2017204377A (ja) * | 2016-05-11 | 2017-11-16 | トヨタ自動車株式会社 | 全固体電池 |
JP2018073665A (ja) * | 2016-10-31 | 2018-05-10 | トヨタ自動車株式会社 | 硫化物全固体電池 |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1131748A (ja) * | 1997-07-11 | 1999-02-02 | Sony Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
JP4096718B2 (ja) * | 2002-11-28 | 2008-06-04 | 日産自動車株式会社 | バイポーラ電池、バイポーラ電池の製造方法、組電池および車両 |
JP2006294605A (ja) | 2005-03-18 | 2006-10-26 | Nippon Zeon Co Ltd | ポリマー電池用積層体、その製造方法およびポリマー電池 |
EP2001073B1 (en) * | 2007-06-06 | 2012-02-22 | Nissan Motor Co., Ltd. | Secondary battery and method of producing the secondary battery |
JP2012226862A (ja) * | 2011-04-15 | 2012-11-15 | Toyota Motor Corp | モノポーラ型固体電池、積層型固体電池および移動体 |
WO2013008321A1 (ja) * | 2011-07-13 | 2013-01-17 | トヨタ自動車株式会社 | 電池モジュール |
US20160087249A1 (en) * | 2013-05-31 | 2016-03-24 | Panasonic Intellectual Property Mamagement Co., Ltd. | Thin battery |
JP2017027654A (ja) * | 2013-12-12 | 2017-02-02 | 住友電気工業株式会社 | 炭素材料被覆金属多孔体、集電体、電極及び蓄電デバイス |
JP6048396B2 (ja) * | 2013-12-26 | 2016-12-21 | トヨタ自動車株式会社 | 全固体電池の製造方法 |
JP2017130283A (ja) * | 2016-01-18 | 2017-07-27 | トヨタ自動車株式会社 | 全固体電池 |
EP3411917A4 (en) * | 2016-02-01 | 2020-03-18 | The Regents of The University of Michigan | SEGMENTED CELL ARCHITECTURE FOR SOLID BATTERIES |
KR101966774B1 (ko) * | 2016-03-29 | 2019-04-08 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지용 음극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 이차전지 |
JP2018106984A (ja) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | トヨタ自動車株式会社 | 全固体リチウムイオン電池 |
JP7065323B2 (ja) * | 2017-02-09 | 2022-05-12 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 全固体電池およびその製造方法 |
JP6729481B2 (ja) * | 2017-04-28 | 2020-07-22 | トヨタ自動車株式会社 | 積層電池 |
CN110546787B (zh) * | 2017-04-28 | 2022-08-19 | 株式会社Lg新能源 | 正极、包括正极的二次电池和用于制造正极的方法 |
DE102017213024A1 (de) * | 2017-07-28 | 2019-01-31 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur Herstellung von Elektroden für Batteriezellen |
CN108400378A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-08-14 | 清陶(昆山)能源发展有限公司 | 一种柔性的全固态锂离子电池及其制备方法 |
-
2019
- 2019-03-01 JP JP2019037606A patent/JP7211165B2/ja active Active
-
2020
- 2020-02-14 KR KR1020200018308A patent/KR102303703B1/ko active IP Right Grant
- 2020-02-18 EP EP20157834.1A patent/EP3703168B1/en active Active
- 2020-02-18 US US16/792,990 patent/US20200280102A1/en active Pending
- 2020-02-19 RU RU2020107481A patent/RU2725177C1/ru active
- 2020-02-20 BR BR102020003633-5A patent/BR102020003633A2/pt unknown
- 2020-02-26 CN CN202010118737.9A patent/CN111640992B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2295177C2 (ru) * | 2005-04-21 | 2007-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Высокоэнергетические батарейные системы" (ООО "ВЭБС") | Способ изготовления вторичного твердотельного источника тока |
RU2631333C2 (ru) * | 2014-08-21 | 2017-09-21 | Джонсон Энд Джонсон Вижн Кэа, Инк. | Способы изготовления тонкопленочных элементов питания для биосовместимых устройств, содержащих многослойные композиты и осажденные разделители |
JP2017204377A (ja) * | 2016-05-11 | 2017-11-16 | トヨタ自動車株式会社 | 全固体電池 |
JP2018073665A (ja) * | 2016-10-31 | 2018-05-10 | トヨタ自動車株式会社 | 硫化物全固体電池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020140932A (ja) | 2020-09-03 |
KR20200105749A (ko) | 2020-09-09 |
JP7211165B2 (ja) | 2023-01-24 |
KR102303703B1 (ko) | 2021-09-23 |
CN111640992A (zh) | 2020-09-08 |
EP3703168A1 (en) | 2020-09-02 |
CN111640992B (zh) | 2024-04-16 |
US20200280102A1 (en) | 2020-09-03 |
EP3703168B1 (en) | 2023-12-13 |
BR102020003633A2 (pt) | 2020-09-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2725177C1 (ru) | Полностью твердотельная аккумуляторная батарея и способ ее изготовления | |
TWI532233B (zh) | 電極組及包含其之電化學電池 | |
JP6093370B2 (ja) | 電極組立体及びこれを含む電気化学素子 | |
CN110546804A (zh) | 非水电解质二次电池 | |
JP7064613B2 (ja) | 全固体二次電池用積層部材の製造方法及び全固体二次電池の製造方法 | |
US20220328864A1 (en) | Method of manufacturing lithium metal unit cell for all-solid-state batteries and unit cell manufactured using the same | |
KR20210055186A (ko) | 폴딩형 전극조립체 및 그 제조 방법 | |
JP6977554B2 (ja) | 全固体電池 | |
CN111725475B (zh) | 全固体电池的制造方法和全固体电池 | |
JP7056732B2 (ja) | 電池、電池パック、電子機器、電動車両および蓄電システム | |
JP7508037B2 (ja) | 2種の固体電解質層を含む全固体電池 | |
JP7314768B2 (ja) | 全固体電池の製造方法及び全固体電池 | |
JP7398231B2 (ja) | 全固体電池システム | |
JP6944043B2 (ja) | 固体電池 | |
CN114583245B (zh) | 全固体二次电池 | |
WO2010067410A1 (ja) | リチウムイオン電池およびその製造方法 | |
JP7484851B2 (ja) | 全固体電池 | |
WO2024180579A1 (ja) | 全固体電池 | |
JP7197537B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
EP4418393A1 (en) | Solid electrolyte membrane and all-solid-state battery comprising same | |
WO2022224596A1 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP2023004616A (ja) | 全固体二次電池、積層全固体二次電池 | |
KR20220001085A (ko) | 이차 전지, 이를 포함하는 이차 전지 모듈 및 디바이스 | |
KR20230097782A (ko) | 2종의 고체전해질층을 포함하는 전고체전지 및 이의 제조방법 | |
KR20230112083A (ko) | 단락 방지 구조를 구비한 전극 조립체 |