TWI527287B - 全固態鋰充電電池的製造方法及全固態鋰充電電池中短路缺陷的修復方法 - Google Patents

全固態鋰充電電池的製造方法及全固態鋰充電電池中短路缺陷的修復方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI527287B
TWI527287B TW100148863A TW100148863A TWI527287B TW I527287 B TWI527287 B TW I527287B TW 100148863 A TW100148863 A TW 100148863A TW 100148863 A TW100148863 A TW 100148863A TW I527287 B TWI527287 B TW I527287B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
active material
material layer
short
rechargeable battery
solid
Prior art date
Application number
TW100148863A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201234696A (en
Inventor
馬場守
叶榮彬
菊池正志
Original Assignee
馬場守
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 馬場守 filed Critical 馬場守
Publication of TW201234696A publication Critical patent/TW201234696A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI527287B publication Critical patent/TWI527287B/zh

Links

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
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0438—Processes of manufacture in general by electrochemical processing
    • 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
    • H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • 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
    • 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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or 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
    • H01M10/05—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
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4285—Testing apparatus
    • 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
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/446—Initial charging measures
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/378—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] specially adapted for the type of battery or accumulator
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • 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)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

全固態鋰充電電池的製造方法及全固態鋰充電電池中短路缺 陷的修復方法
本發明係關於一種全固態鋰充電電池的製造方法及全固態鋰充電電池的檢查方法。
採用固體電解質的全固態鋰充電電池小型且輕量，為能量密度高的電池而受到注目。全固態鋰充電電池係於基板上具備正極用集電體層、負極用集電體層、正極活性物質層、固體電解質層、以及負極活性物質層等，各層係藉由濺鍍法、CVD法等而成膜(例如參考專利文獻1)。另外，亦可藉由各種印刷法等成膜。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利公開公報特開2007-5279號
另一方面，利用如此的成膜方法形成各層的情況時，通常會產生大量的微粒。若該微粒進入各層的內部或各層之間，則於其附件會形成微孔、微隙等的缺陷。若形成如此的缺陷，則正極用集電體層與負極用集電體層經由其缺陷導通，發生短路而喪失電池機能，導致生產良率降低。
另外，例如下層的集電體層存在有隆起部的情況時，因於二集電體層之間積層的各層為數μm以下的薄膜，其隆起部因而會與上層的集電體層接觸。因此，藉由此隆起部而發生短路。
因各層為薄膜之故，如此的短路缺陷亦會因上述要因以外的要因而生成。因此，強烈地希望能抑制如此的短路缺陷造成的生產良率降低。
本發明係有鑑於上述問題點而完成，其目的係提供一種全固態鋰充電電池的製造方法及全固態鋰充電電池的檢查方法，可抑制短路缺陷造成的生產良率降低。
本發明的第一態樣係一種全固態鋰充電電池的製造方法。本發明的製造方法係具備：形成一第一活性物質層於一基材的第一活性物質層形成製程；形成連接於前述第一活性物質層的一固體電解質層的電解質層形成製程；形成連接於前述固體電解質層的一第二活性物質層的第二活性物質層形成製程；以及供給修復電流於前述第一活性物質層與前述第二活性物質層之間，修復前述第一活性物質層與前述第二活性物質層之間發生的短路缺陷的修復製程。
本發明的第二態樣係一種全固態鋰充電電池的檢查方法。全固態鋰充電電池係包含基材、形成於該基材的第一活性物質層、連接於該第一活性物質層的固體電解質層、以及連接於該固體電解質層的第二活性物質層。本發明的檢查方法係具備供給修復電流於前述第一活性物質層與前述第二活性物質層之間，修復前述第一活性物質層與前述第二活性物質層之間發生的短路缺陷的修復製程。
(第一實施型態)
以下，依據圖1～圖4說明將本發明具體化的一實施型態。
圖1係表示全固態鋰充電電池10的一例的重點剖面圖。全固態鋰充電電池10係具有基材11、以及形成於該基材11之上，由相異各層所成的積層體L。
本實施型態中，基材11的形狀並未特別限定，可為板狀、片狀、膜狀或薄板狀。另外，基材11的材質亦並未特別限定，可使用玻璃、雲母、氧化鋁、金屬、樹脂等。
於基材11表面的一部分積層正極用集電體層12。此正極用集電體層12係具有傳導性，由通常使用的習知材料構成集電體。例如可使用鉬(Mo)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鋁(Al)、銅(Cu)、金(Au)、釩(V)等。
於正極用集電體層12之上積層作為第一活性物質層的正極活性物質層13。正極活性物質層13只要為鋰過渡金屬化合物，為鋰離子的吸收及放出可能的材料即可。例如可使用LiCoO2、LiNiO2、LiMn2、LiMn2O4、LiFePO4、TiS2、LiM1xM2yOz(M1、M2為過渡金屬，x、y、z為任意實數)等。再者，亦可藉由組合複數組上述各材料形成正極活性物質層13。
於此正極活性物質層13之上積層固體電解質層14。固體電解質層14係由作為固體電解質的習知材料所成，可採用例如、LiP3O4、聚乙烯氧化物、聚丙烯氧化物、聚乙烯氧化衍生物等的高分子材料內含有LiPE6、LiClO4等的鋰鹽所成的溶質者，或Li2S、Li3PO4、LiPON、Li-Si-Al(P)系複合氧化物等的無機固體電解質。再者，亦可藉由組合複數組上述各材料形成固體電解質層14。
於固體電解質層14的端部與基材11表面的一部分積層負極用集電體層15。負極用集電體層15可用與正極用集電體層12相同材料，藉由相同製造方法而形成。
再者，於固體電解質層14表面的略全面與負極用集電體層15的一部分積層作為第二活性物質層的負極活性物質層16。負極活性物質層16只要為鋰離子的吸收及放出可能的材料即可。例如可使用石墨、焦炭、或者高分子燒結體等的碳材料、C-Si系複合材料、金屬鋰、鋰與其他金屬的合金、Nb2O5、TiO2、SnO2、Fe2O3、SiO2等的金屬氧化物、金屬硫化物。再者，亦可藉由組合複數組上述各材料形成負極活性物質層16。
然後，積層保護層17，以被覆於正極用集電體層12的一部分、固體電解質層14的一部分、負極用集電體層15的一部分、以及負極活性物質層16的全表面。保護層17的材質並未特別限定，可使用聚四氟乙烯(Poly Tetra Fluoro Ethylene；PTFE)、氧化矽等作為保護層17的習知材質。
圖2係表示全固態鋰充電電池的製造方法流程圖。
首先，準備用以形成積層體L的基材11之後，進行正極用集電體層形成製程(步驟S11)。該製程中，利用習知的方法，於基材11之上形成正極用集電體層12的薄膜。本實施型態中，正極用集電體層12係以濺鍍法形成，但亦可藉由其他的蒸鍍法，例如，濺鍍法以外的物理氣相成長法(Physical vapor deposition；PVD)、熱CVD法等的化學氣相成長法(Chemical Vapor Deposition；CVD)等而形成。
形成正極用集電體層12之後，進行作為第一活性物質層形成製程的正極活性物質層形成製程(步驟S12)。此製程中，於正極用集電體層12之上藉由濺鍍形成正極活性物質層13。另外，亦可利用其他的PVD法、CVD法等形成正極活性物質層13。另外，亦可經由網版印刷法、噴墨印刷法、噴霧法等的濕式成膜程序，與藉由其後或同時的乾燥、燒成等的脫水、脫媒之固體化程序，形成正極活性物質層13。利用如此的濕式法之製造程序製作的全固態鋰充電電池亦可適用本檢查、修復方法。
接著，電解質層形成製程(步驟S13)中，形成固體電解質層14以被覆正極活性物質層13。固體電解質層14係藉由濺鍍法而形成，但與正極用集電體層12相同地，亦可利用其他的PVD法、CVD法。另外，亦可利用各種印刷法、塗佈法等。
積層固體電解質層14之後，進行負極用集電體層形成製程(步驟S14)。負極用集電體層15係被覆固體電解質層14的端部與基材表面的一部分而形成。負極用集電體層15可藉由與正極用集電體層12相同方法而形成。
形成負極用集電體層15之後，進行作為第二活性物質層形成製程的負極活性物質層形成製程(步驟S15)。負極活性物質層16係與正極活性物質層13相同地，藉由濺鍍法而形成，但亦可利用其他的PVD法、CVD法。另外，亦可利用各種印刷法、塗佈法等。
形成負極活性物質層16之後，進行保護層形成製程(步驟S16)。保護層17係被覆於正極用集電體層12的一部分、固體電解質層14的一部分、負極用集電體層15的一部分、以及負極活性物質層16整體而形成。保護層17積層狀態下的積層體的高度約為15μm。
形成保護層17的積層體L係構成一單體，對於此單體進行修復製程(步驟S17)。此修復製程係兼作為出廠前檢查電池充放電特性的製程。
圖3係表示檢查系統20的概略圖。此檢查系統20係對於單體進行出廠前檢查的裝置。通常，鋰充電電池係於製作單體或電池之後，進行用以檢查電池容量等的充放電，檢查系統20係用以實施其檢查的裝置。然後，電池容量極端降低的電池，亦包含短路狀態的電池係成為不良品而排除。
檢查系統20係具有充電電路21。該電路21中具備連接於電源的控制電路25，該控制電路25係控制供給至單體CL的電流值，並且切換供給定電流至單體CL的充電模式，以及供給脈衝狀的電流至單體CL以修復短路的修復模式。另外，充電電路21係具備具有已知電阻值的電阻元件RE及檢測流過電阻元件RE的電流之電流檢測部CD，以及對於單體CL並聯配設的電壓檢測部VD。電流檢測部CD及電壓檢測部VD係將檢測值回授至控制電路25。
另外，檢查系統20係具有與此充電電路21非接觸狀態而設置的熱影像裝置TH，以及連接於熱影像裝置TH的監視部MN。熱影像裝置TH係檢測單體CL的溫度分布，監視部MN係將其溫度分布以影像等可視化。
於圖4表示此修復製程的順序。首先，控制電路25係從充電電路21對於單體CL供給用以測定電池容量等的定電流，判斷是否發生短路(步驟S17-1)。此時，可施加逆向偏壓，亦可施加順向偏壓至單體CL。另外，判定短路用的檢查電流的大小並未特別限定，但可為小於下述的修復電流而供給的電流值的大小之未滿100C。單位「C」係指於一小時內，將一單體CL構成的電池，從未充電的狀態充電至充滿電的狀態為止可充電的電流大小(額定電流(安培；A))。換言之，額定電流係表示於一小時內將已充電的容量放電使電流值成為0為止的電流值。
控制電路25係於電流檢測部CD檢測出正常的電流的情況時，判斷未發生短路(步驟S17-1中NO)，回到觀察充放電特性的通常檢查，結束短路缺陷的修復製程。
另一方面，正常地未檢測出電流，判斷為有短路的情況時(步驟S17-1中YES)，進行其短路缺陷的修復。第一實施型態中，首先，藉由控制電路25供給缺陷數檢測用的檢查電流，以熱影像裝置TH檢測短路缺陷數(步驟S17-2)。例如，控制電路25對於單體CL施加逆向偏壓，供給未滿100C的檢查電流。之後，藉由熱影像裝置TH檢測從積層體L放射的紅外線等的強度，計測積層體L上面10a側的溫度分布。然後，由連接於熱影像裝置TH的監視部MN，藉由目視等檢測積層體L中局部溫度上升的溫度上升部的數量，以溫度上升部的數量當作短路缺陷數N。亦即，若積層體L內形成微孔、微隙等的缺陷，則正極用集電體層12與負極用集電體層15經由其缺陷導通而發生短路。電流係集中於其短路之處，與無缺陷之處相較，溫度上升，因此，經由熱影像裝置TH檢測的溫度上升部的數量與短路缺陷數係幾乎相同。又，檢測短路缺陷數之際，亦可對單體CL施加順向偏壓。
接著，對單體CL供給修復電流(步驟S17-3)。此修復電流係以電氣量(安培時為Ah)，即電流值(A)‧脈衝時間(sec)而定義。然後，其修復電流的電流值係以對應於一短路缺陷為100C以上10000C以下為較佳。另外，從控制電路25僅供給一脈衝的具有對應短路缺陷的上述範圍數值的脈衝狀修復電流。換言之，控制電路25係僅供給一脈衝的100C以上10000C以下的電流值乘以短路缺陷數N所得數值的修復電流。其結果，電流分別集中於各短路缺陷部，因電流的集中而發生的熱造成各短路缺陷部的導電通路絕緣體化，使短路缺陷部消失。又，在此係僅供給一脈衝的脈衝狀修復電流，但亦可利用複數脈衝供給修復電流。此時，工作週期可為0.5～0.1。
此時，若供給至單體CL的修復電流值未滿100C時，無法確實地使短路缺陷部消失。另外，修復電流的電流值超過1000C的情況時，對於單體CL係較大的負擔，導致電池溫度的上昇、變形，電池機能被破壞的可能性高。
另外，即使是10000C以下的電流值，因單體CL承受負荷，因此所供給的修復電流的脈衝數以一脈衝等較少數為佳。藉此，可抑制電池機能的劣化。
再者，藉由濺鍍法形成的層中，一般地與藉由CVD法形成的層相較，微粒的發生頻度較高。因此，藉由濺鍍法形成的全固態鋰充電電池10中，與藉由CVD法形成的全固態鋰充電電池相較，短路缺陷的發生頻度提高。若為短路缺陷的發生頻度較低的製造方法，階段地將供給至正極活性物質層13與負極活性物質層16之間的修復電流的電流值提高，於更新其修復電流的電流值的各階段確認短路缺陷的有無，則可減輕對於全固態鋰充電電池的損傷。另一方面，若於短路缺陷的發生頻度高的製造方法中實施階段地提高如上所述的修復電流的電流值之修復製程，則更新修復電流的電流值的頻度增多。因此，修復製程中，僅供給一脈衝修復電流，可將製程時間縮短化。
若供給修復電流，則控制電路25係判斷修復是否結束(步驟S17-4)。亦即，若供給修復電流一次，大概的情況係可使短路缺陷完全消失，但例如亦可假設有發生多數短路缺陷的情況時，這些短路缺陷中的一部分未消失的情況。此時，例如，與步驟S17-1相同地，將未滿100C的檢查電流供給至單體CL。控制電路25係藉由電流檢測部CD檢測電流值，電流正常流動的情況時，判斷結束修復(步驟S17-4中YES)，結束檢查製程。
電路中電流未正常流動的情況時(步驟S17-4中NO)，控制電路25係回到步驟S17-2，檢測短路缺陷數，供給修復電流(步驟S17-3)。然後，至修復結束為止，反覆進行短路缺陷數的檢測(步驟S17-2)與修復電流的供給(步驟S17-3)。
之後，若於步驟S17-4中判定修復結束，完成積層體L的修復，則用單一或複數個積層體L所成的單體進行封裝化(步驟S18)。例如，用複數的單體的情況時，將各單體並聯或串聯連接，將互相連接的複數個單體，與熱阻器、溫度保險絲等的保護元件一同收容於塑膠等的殼體，製作電池組。亦即，用經過短路缺陷修復的單體CL進行封裝化。因此，可省略例如封裝之後才發現短路，因而將與具有短路的單體CL串聯連接或並聯連接的其他單體CL廢棄，或分解電池組將不良單體CL除去等的作業。
封裝化的全固態鋰充電電池10係進行出廠前的檢查製程(步驟S19)。例如進可行高溫下的充放電、室溫下的充放電、電池特性的測定等。此時，電池組係連接於上述檢查系統20的充電電路21接受充電。如此，藉由反覆的充放電可使活性物質活性化。反覆充放電預定次數之後，將經充電的全固態鋰充電電池10自然放電，測定放電後的電壓，電壓差大的電池判定為不良。因此，可將在此所用的充電電路21用於上述修復製程(步驟S17)中，不必另外設置修復用的電路。
若依據上述實施型態，則可獲得以下的效果。
(1)上述實施型態中，全固態鋰充電電池10的製造方法係具有於基材11形成正極活性物質層13的正極活性物質形成製程(步驟S12)，以及形成連接於正極活性物質層13的固體電解質層14的電解質層形成製程(步驟S13)。另具有形成連接於固體電解質層14的負極活性物質層的負極活性物質層形成製程(步驟S15)。更具有供給脈衝狀的修復電流於正極活性物質層13與負極活性物質層16之間，修復發生於正極活性物質層13與負極活性物質層16之間的短路缺陷的修復製程(步驟S17)。因此，即使製造過程中發生短路缺陷，亦可藉由修復製程消除短路。依此，可抑制如此的短路缺陷造成的生產良率降低。
(2)上述實施型態中，於積層體L供給檢測缺陷數用的檢查電流的狀態下，藉由熱影像裝置TH測定積層體L的溫度分布。然後，與電流供給前相較，以局部溫度上升的溫度上升部的數量作為短路缺陷數N而檢測。再者，對於積層體L供給對應於一短路缺陷之100C以上10000C以下的大小的修復電流，將發生短路缺陷之處的金屬絕緣化。如此，因比例於短路缺陷數的電流的流通，可減輕對於電池的損傷，防止修復製程中電池機能喪失等發生。另外，藉由將修復電流的電流值定為上述範圍，可抑制難以充份修復短路缺陷，以及喪失電池機能兩者。
(3)上述實施型態中，藉由濺鍍法形成正極活性物質層13、固體電解質層14、以及負極活性物質層16。並且，修復製程中僅供給一脈衝的修復電流。亦即，藉由濺鍍法形成的層中，一般地與藉由CVD法形成的層相較，微粒的發生頻度較高。因此，藉由濺鍍法形成的全固態鋰充電電池10中，與藉由CVD法形成的全固態鋰充電電池相較，短路缺陷的發生頻度提高。若為短路缺陷的發生頻度較低的製造方法，階段地將供給至正極活性物質層13與負極活性物質層16之間的修復電流的電流值提高，於更新其修復電流的電流值的各階段確認短路缺陷的有無，則可減輕對於全固態鋰充電電池的損傷。另一方面，若於短路缺陷的發生頻度高的製造方法中實施階段地提高如上所述的修復電流的電流值之修復製程，則更新修復電流的電流值的頻度增多。因此，修復製程中僅供給一脈衝的修復電流，藉此可將製程時間縮短化。
(4)上述實施型態中，基於全固態鋰充電電池10充電或放電之際的特性判斷短路缺陷的有無，因而可兼為出廠前檢查與短路缺陷的修復製程。因此，可將修復製程縮短化。
(第二實施型態)
接著，依據圖5說明將本發明具體化的第二實施型態。又，第二實施型態係僅變更第一實施型態的檢查方法的構成，因此，省略對於相同部分的詳細說明。
第一實施型態中，預測短路缺陷的數量，僅供給一脈衝的修復電流，但第二實施型態中，不預測短路缺陷的數量，階段地使修復電流的電流值提升，修復短路缺陷。亦即，省略上述步驟S17-2。依此，可省略檢查系統20的熱影像裝置TH及監視部MN，用檢查電池容量的通常檢查系統即可。另外，第二實施型態中，因未藉由熱影像裝置TH進行溫度變化的檢測，因此，完成封裝化的全固態鋰充電電池10亦可作為檢查對象。
圖4所示的步驟S17-1係通常地進行，若判定有短路(步驟S17-1中YES)，則於步驟S17-3中，一邊階段地增大修復電流的電流值，一邊供給定電流。即如圖5所示，例如5mA、10mA、20mA、50mA般地階段地增大供給至單體CL的定電流的大小。另外，定電流供給的時間，例如分別為二秒鐘。
圖5中，測定包含旁路電阻的電路的電壓的情況時，將電壓變化A表示於圖中上側，檢測單體CL的開放端電壓的情況時，將電壓變化B表示於圖中下側。測定包含旁路電阻的電路的電壓變化的情況時，隨著修復電流的電流值階段地上升，測定的電壓增大。此係依據旁路電阻而並非表示短路缺陷的修復。另外，圖5中，定電流值於5mA～20mA的範圍時，開放端電壓不增大。此係表示短路缺陷於5mA～20mA的範圍未被修復。
然後，當供給50mA的定電流時，僅一秒鐘之後，單體單位電壓與開放端電壓皆急劇上升，因而可知短路缺陷已被修復。然而，如上所述，使電流值階段地上升之際，可於單體單位電壓觀察到因旁路電阻造成的電壓上升，但另一方面，即使電流值階段地上升，開放端電壓係未見與短路缺陷被修復前的電壓值的變化，短路缺陷若被修復，則電壓值急劇上升。因此，測定開放端電壓的情況時，短路修復前與修復後的電壓差大，因而利用開放端電壓來判斷短路修復的時機，可明確且容易地確認短路缺陷的修復。
若依據第二實施型態，則可獲得以下的效果。
(5)第二實施型態中，檢測全固態鋰充電電池10的開放端電壓，判斷修復結束的時機。因此，相較於檢測包含旁路電阻等的電路的電壓，因修復結束後的電壓變化明瞭，因而可更明確且容易地判斷缺陷修復的結束時機。
(6)第二實施型態中，將供給至正極活性物質層13與負極活性物質層16之間的修復電流的值階段地增大。因此，即使是短路缺陷數不明的情況，藉由階段地提昇電流，以達到可修復短路缺陷的最小電流。因此，可降低對於電池的損傷，且確實地修復短路。
又，上述各實施型態亦可如以下地變化。
‧上述實施型態中，全固態鋰充電電池10亦可為圖1所示的構成以外的電池構成。例如，全固態鋰充電電池的構造亦可為圖6所示的構造。圖6的全固態鋰充電電池30的構造與圖1的全固態鋰充電電池10的構造基本上相同，但兩者於負極用集電體層15亦積層於負極活性物質層16的上層之點相異。又，與圖1的電池構造相同地，負極用集電體層15係於與電解質層14及負極活性物質層16接觸的狀態下，被引出外部。製造圖6的全固態鋰充電電池30的情況時，於圖2的製造方法中，將負極用集電體層形成製程(步驟S14)，與負極活性物質層形成製程(步驟S15)的進行順序相反即可。即形成負極活性物質層16之後，形成負極用集電體層15，與電解質層14及負極活性物質層16接觸，且實質地被覆負極活性物質層16的表面。
‧上述實施型態中，於基材11之上依正極用集電體層12、作為第一活性物質層的正極活性物質層13、電解質層14、負極用集電體層15、作為第二活性物質層的負極活性物質層16的順序積層，但不限定於此積層順序。例如，亦可於基材11之上依負極用集電體層、作為第一活性物質層的負極活性物質層、電解質層、作為第二活性物質層的正極活性物質層、正極用集電體層的順序積層。另外，積層狀態亦不限定於圖1的態樣，以被覆其下側層的上面來積層構成上述全固態鋰充電電池10的各層亦可。相同地，即使是圖6所示的電池構造，積層於基材11上的各層的順序，即積層正極與負極的順序相反亦可。
‧上述實施型態中，以相同的充電電路21作為使用於修復製程的電路以及使用於檢查製程的電路，但亦可於各製程分別設置電路。
‧上述實施型態中，利用熱影像裝置TH檢測短路缺陷數N，供給對應於一短路缺陷為100C以上10000C以下的修復電流，但亦可省略短路缺陷的檢測製程。即亦可於判斷為有短路之後，反覆進行僅供給一脈衝的100C以上10000C以下的電流值的製程，以及判斷短路是否消失的製程。
‧正極用集電體層12、正極活性物質層13、固體電解質層14、負極用集電體層15、負極活性物質層16的成膜方法並未特別限定，可採用例如乾式成膜法(濺鍍、蒸鍍、CVD、PLD、電子束蒸鍍等)，以及濕式成膜法(網版印刷、平版印刷、噴墨印刷、噴霧塗佈法等)。
10．．．全固態鋰充電電池
10a．．．上面
11．．．基材
12．．．正極用集電體層
13．．．正極活性物質層
14．．．固體電解質層
15．．．負極用集電體層
16．．．負極活性物質層
17．．．保護層
20．．．檢查系統
21．．．充電電路
25．．．控制電路
30．．．全固態鋰充電電池
L．．．積層體
CD．．．電流檢測部
RE．．．電阻元件
VD．．．電壓檢測部
CL．．．單體
TH．．．熱影像裝置
MN．．．監視部
圖1係全固態鋰充電電池的重點剖面圖。
圖2係表示全固態鋰充電電池的製造方法流程圖。
圖3係檢查系統的模式圖。
圖4係修復製程的流程圖。
圖5係表示供給短路修復電流之際，電池的電壓變化圖表。
圖6係表示全固態鋰充電電池的其他構造例的重點剖面圖。
10‧‧‧全固態鋰充電電池
10a‧‧‧上面
11‧‧‧基材
12‧‧‧正極用集電體層
13‧‧‧正極活性物質層
14‧‧‧固體電解質層
15‧‧‧負極用集電體層
16‧‧‧負極活性物質層
17‧‧‧保護層
L‧‧‧積層體

Claims (8)

  1. 一種全固態鋰充電電池的製造方法，其具備：第一活性物質層形成製程，形成一第一活性物質層於一基材；電解質層形成製程，形成連接於前述第一活性物質層的一固體電解質層；第二活性物質層形成製程，形成連接於前述固體電解質層的一第二活性物質層；以及修復製程，供給修復電流於前述第一活性物質層與前述第二活性物質層之間，修復前述第一活性物質層與前述第二活性物質層之間發生的短路缺陷。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之全固態鋰充電電池的製造方法，其中前述修復製程係包含：將對應一短路缺陷100C以上10000C以下的修復電流值乘以所預測的短路缺陷數而得數值的電流，供給於前述第一活性物質層與前述第二活性物質層之間。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之全固態鋰充電電池的製造方法，其中前述修復製程係包含：基於前述全固態鋰充電電池充電或放電之際的特性，判斷有無前述短路缺陷。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之全固態鋰充電電池的製造方法，其中前述修復製程係包含：藉由檢測前述全固態鋰充電電池的開放端電壓，判斷前述短路缺陷的修復是否結束。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之全固態鋰充電電池的製造方法，其中前述修復製程係包含：供給未滿100C的檢查電流於前述第一活性物質層與前述第二活性物質層之間的狀態下，測定含有前述第一活性物質層及前述第二活性物質層之積層體的溫度分布；以及與前述檢查電流的供給前相較，藉由檢測前述積層體中溫度局部地上升之溫度上升部的數量，檢測短路缺陷的數量。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述之全固態鋰充電電池的製造方法，其中前述修復製程中前述修復電流僅供給一脈衝。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述之全固態鋰充電電池的製造方法，其中前述修復製程係包含：將供給於前述第一活性物質層與前述第二活性物質層之間的前述修復電流的值，階段地增大。
  8. 一種全固態鋰充電電池中短路缺陷的修復方法，該鋰充電電池係包含基材、形成於該基材的第一活性物質 層、連接於該第一活性物質層的固體電解質層、以及連接於該固體電解質層的第二活性物質層，該方法包含：供給修復電流於前述第一活性物質層與前述第二活性物質層之間；以及判斷前述第一活性物質層與前述第二活性物質層之間發生的短路缺陷是否已被該修復電流修復。
TW100148863A 2010-12-27 2011-12-27 全固態鋰充電電池的製造方法及全固態鋰充電電池中短路缺陷的修復方法 TWI527287B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010290977A JP5778926B2 (ja) 2010-12-27 2010-12-27 全固体リチウム二次電池の製造方法及び全固体リチウム二次電池の検査方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201234696A TW201234696A (en) 2012-08-16
TWI527287B true TWI527287B (zh) 2016-03-21

Family

ID=46383033

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100148863A TWI527287B (zh) 2010-12-27 2011-12-27 全固態鋰充電電池的製造方法及全固態鋰充電電池中短路缺陷的修復方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9257721B2 (zh)
EP (1) EP2660923B1 (zh)
JP (1) JP5778926B2 (zh)
CN (2) CN103329336B (zh)
TW (1) TWI527287B (zh)
WO (1) WO2012090930A1 (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6331282B2 (ja) * 2013-07-30 2018-05-30 富士通株式会社 固体電解質複合体、全固体イオン電池及び固体電解質複合体の製造方法
PL3132490T3 (pl) * 2014-04-15 2023-12-18 HYDRO-QUéBEC Sposób elektrochemicznego ładowania/rozładowywania akumulatora litowo-siarkowego (li-s) oraz urządzenie do wykonywania tego sposobu
CN104037455B (zh) * 2014-05-23 2016-11-16 鸿源控股有限公司 动力锂离子聚合物电池的制作方法
US9991550B2 (en) * 2015-02-27 2018-06-05 Verily Life Sciences Llc Methods and devices associated with bonding of solid-state lithium batteries
JP6522465B2 (ja) * 2015-08-14 2019-05-29 アルプスアルパイン株式会社 全固体型二次電池および全固体型二次電池の製造方法
JP2017054761A (ja) * 2015-09-11 2017-03-16 日本碍子株式会社 全固体リチウム電池の検査方法及び全固体リチウム電池の製造方法
KR102617728B1 (ko) * 2016-09-30 2023-12-27 삼성전자주식회사 리튬이차전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬이차전지
WO2018081224A1 (en) 2016-10-26 2018-05-03 The Regents Of The University Of Michigan Metal infiltrated electrodes for solid state batteries
JP7000976B2 (ja) * 2018-04-27 2022-01-19 トヨタ自動車株式会社 全固体電池の検査方法、全固体電池の製造方法および組電池の製造方法
CN109639107B (zh) * 2018-11-29 2023-12-12 广州金升阳科技有限公司 一种电源模块维修装置
JP7285696B2 (ja) * 2019-05-29 2023-06-02 株式会社アルバック 全固体リチウム二次電池及び全固体リチウム二次電池の製造方法
JP7205392B2 (ja) * 2019-06-05 2023-01-17 トヨタ自動車株式会社 短絡箇所の特定方法、および全固体電池の製造方法
US20210320323A1 (en) * 2020-04-13 2021-10-14 Aditi Chandra Stacked solid state batteries and methods of making the same

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2126883C (en) 1993-07-15 2005-06-21 Tomoari Satoh Cathode material for lithium secondary battery and method for producing lithiated nickel dioxide and lithium secondary battery
US6982132B1 (en) * 1997-10-15 2006-01-03 Trustees Of Tufts College Rechargeable thin film battery and method for making the same
WO1999063609A1 (en) 1998-06-02 1999-12-09 Ultralife Batteries, Inc. Cross-linked polymeric components of rechargeable solid lithium batteries and methods for making same
JP4390226B2 (ja) * 1998-07-10 2009-12-24 アオイ電子株式会社 積層型二次電池の製造方法
JP2000028690A (ja) * 1998-07-13 2000-01-28 Mitsubishi Chemicals Corp 二次電池の短絡検査方法および当該検査方法を包含する二次電池の製造方法
JP3831589B2 (ja) 2000-08-25 2006-10-11 三洋電機株式会社 二次電池の異常を温度で検出する方法と装置
JP4179528B2 (ja) * 2001-05-23 2008-11-12 株式会社デンソー 二次電池の検査方法
TW550846B (en) 2002-04-30 2003-09-01 Amita Technologies Inc Manufacturing method of Lithium battery and device thereof
JP4396082B2 (ja) * 2002-05-20 2010-01-13 ソニー株式会社 非水電解質二次電池及び電気機器
JP3862078B2 (ja) * 2002-08-26 2006-12-27 株式会社日立超エル・エス・アイ・システムズ 二次電池回復方法と二次電池充電装置
JP4777593B2 (ja) 2002-11-29 2011-09-21 株式会社オハラ リチウムイオン二次電池の製造方法
JP2004183078A (ja) * 2002-12-05 2004-07-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 積層薄膜とその製造方法ならびにそれを用いた全固体リチウムイオン二次電池
US20070259271A1 (en) 2004-12-13 2007-11-08 Tetsuo Nanno Laminate Including Active Material Layer and Solid Electrolyte Layer, and All Solid Lithium Secondary Battery Using the Same
JP5165843B2 (ja) 2004-12-13 2013-03-21 パナソニック株式会社 活物質層と固体電解質層とを含む積層体およびこれを用いた全固体リチウム二次電池
JP5016214B2 (ja) * 2005-10-21 2012-09-05 パナソニック株式会社 電気デバイス
CN101485031A (zh) * 2006-07-03 2009-07-15 皇家飞利浦电子股份有限公司 制造薄膜电化学能源的方法和装置
CN101246978B (zh) * 2007-02-12 2010-05-26 深圳市比克电池有限公司 短路电池的修复方法
JP5211526B2 (ja) 2007-03-29 2013-06-12 Ｔｄｋ株式会社 全固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法
JP2009049005A (ja) 2007-07-26 2009-03-05 Panasonic Corp 電池の内部短絡検知装置および方法、電池パック並びに電子機器システム
JP4692556B2 (ja) * 2008-02-12 2011-06-01 トヨタ自動車株式会社 全固体リチウム二次電池
JP2009272050A (ja) * 2008-04-30 2009-11-19 Sumitomo Electric Ind Ltd 全固体電池およびその製造方法
JP2011142016A (ja) * 2010-01-07 2011-07-21 Sumitomo Electric Ind Ltd 電池システム、電池の使用方法及び電池の再生方法
CN101834234A (zh) 2010-04-30 2010-09-15 江苏综艺光伏有限公司 非晶硅太阳能电池刻蚀不良品的修复方法及专用装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN106099204A (zh) 2016-11-09
EP2660923A1 (en) 2013-11-06
JP2012138299A (ja) 2012-07-19
US20130341205A1 (en) 2013-12-26
JP5778926B2 (ja) 2015-09-16
EP2660923B1 (en) 2018-10-31
EP2660923A4 (en) 2016-05-11
US9257721B2 (en) 2016-02-09
CN103329336B (zh) 2016-10-12
CN103329336A (zh) 2013-09-25
CN106099204B (zh) 2019-05-31
TW201234696A (en) 2012-08-16
WO2012090930A1 (ja) 2012-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI527287B (zh) 全固態鋰充電電池的製造方法及全固態鋰充電電池中短路缺陷的修復方法
US10476114B2 (en) Rechargeable battery safety by multifunctional separators and electrodes
US9905895B2 (en) Pulsed mode apparatus with mismatched battery
JP6658689B2 (ja) 電池システム及び電池システムを搭載した車両
US20090193649A1 (en) Method for the manufacture of a thin film electrochemical energy source and device
JP5960810B2 (ja) 量子電池の試験用半導体プローブ、試験装置及び試験方法
WO2003073531A2 (en) Rechargeable thin film battery with in situ formed lithium anode having permeable anode current collector
DE112012006792B4 (de) Elektrisches Speichersystem und Verfahren zum Ermitteln eines Zustands von elektrischen Speicherblöcken
TW201338242A (zh) 二次電池之控制裝置，充電控制方法及ｓｏｃ檢測方法
CN114402473B (zh) 全固态锂离子二次电池系统和全固态锂离子二次电池用充电装置
JP2013122907A (ja) 電池システム
KR20220119103A (ko) 재충전가능 전기화학 셀 또는 배터리용 통합 전원 버스를 제공, 조립 및 관리하기 위한 시스템 및 방법
CN109314183A (zh) 二次电池的制造方法
US20230266397A1 (en) Battery system
US20170279166A1 (en) Lithium-Ion Cell
CN110277595B (zh) 二次电池系统和二次电池控制方法
RU2709487C1 (ru) Твердотельный тонкопленочный гибридный электрохимический источник тока
US11137450B2 (en) Method of determining a state or a state change of an electrochemical energy storage device and energy storage device prepared therefor
FR2986867A1 (fr) Electrode de reference d'un dispositif de stockage d'energie electrique
KR101670356B1 (ko) 전류 경로 가변을 통한 온도 관리가 가능한 배터리 셀 및 이를 이용한 배터리 모듈
Morin et al. Safety Testing with Nonwoven Nanofiber Separators: Comparing Shutdown Separators to Thermally Stable Separators
Held et al. Stress-induced ageing of lithium-ion batteries
Zhang et al. Investigation on early-stage internal short circuit identification for power battery pack
CN111033856A (zh) 锂离子二次电池、锂离子二次电池的层叠结构、锂离子二次电池的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees