层叠型全固体电池制造技术

提供层叠型全固体电池，能抑制电池的输出降低，且在由于刺钉等外部应力而使层叠型全固体电池短路的情况下也能够抑制焦耳热。一种层叠型全固体电池，具备层叠了多个发电元件的层叠体，且在该层叠体的外侧具备先行短路层，其中，在所述发电元件中层叠有正极集电体层、正极材料层、固体电解质层、负极材料层和负极集电体层，所述正极集电体层和所述负极集电体层中的至少一方具备由于过电流而熔断的熔丝部，所述先行短路层具有第1金属层、第2金属层和设置在所述第1金属层与所述第2金属层之间且在表面具有氧化覆膜的铝层，所述发电元件彼此并联地电连接，所述第1金属层与所述正极集电体层电连接，所述第2金属层与所述负极集电体层电连接。

【技术实现步骤摘要】
层叠型全固体电池
本专利技术涉及层叠型全固体电池。
技术介绍
如专利文献1公开那样，已知在层叠型全固体电池中，在正极集电体或者负极集电体中设置由于过电流而熔断的熔丝部的技术。由此，认为能够进一步提高短路发生时的安全性。另外，如专利文献2公开那样，已知在层叠型全固体电池中，与正极、负极独立地设置短路用电极的技术。由此，认为在电池壳体被压破或者被钉子刺到的情况下，能够使得在短路用电极中迅速地发生短路，能够降低电池电压。进而，如专利文献3公开那样，已知在层叠型电池中，作为最外层的电极层，设置未用活性材料包覆的阴极、未用活性材料包覆的阳极、以及在该阴极与阳极之间设置的破断能量低的隔件的技术。由此，认为针对外部冲击，能够在最外层中引起短路，能够在降低层叠型电池的电压的同时，促进层叠型电池的散热。【专利文献1】日本特开2004-311073号公报【专利文献2】日本特开2015-018710号公报【专利文献3】日本专利第4554676号
技术实现思路
在专利文献1公开的层叠型全固体电池中，通过使正极集电体或者负极集电体的形状变化(例如使厚度变薄、使宽度变细等)来减小剖面积，作为熔丝部。由此，例如，在刺钉试验中使层叠型全固体电池短路而产生了过电流的情况下，由于该过电流，熔丝部能够熔断。然而，在如专利文献1公开那样减小集电体的剖面积而作为熔丝部的情况下，存在集电体的电阻增加、电池的输出降低这样的问题。本领域技术人员即使参照专利文献1～3也无法解决该问题。另外，在将发电元件(单电池)层叠多个而作为层叠型全固体电池的情况下，当通过刺钉试验使一个发电元件短路时，电子从其它发电元件流入到该一个发电元件。层叠数越增加，流入到该一个发电元件的电子的量越增加，作为结果，存在电池短路时的焦耳热变大这样的问题。本领域技术人员即使参照专利文献1～3也无法解决该问题。鉴于以上，在本申请中公开一种层叠型全固体电池，能够抑制电池的输出降低，并且在由于刺钉等外部应力而使层叠型全固体电池短路的情况下也能够抑制焦耳热。在本申请中，作为用于解决上述问题的手段，公开一种层叠型全固体电池，具备层叠了多个发电元件的层叠体，并且在该层叠体的外侧具备先行短路层，其中，在所述发电元件中层叠有正极集电体层、正极材料层、固体电解质层、负极材料层以及负极集电体层，所述正极集电体层以及所述负极集电体层中的至少一方具备由于过电流而熔断的熔丝部，所述先行短路层具有第1金属层、第2金属层以及设置在所述第1金属层与所述第2金属层之间并且在表面具有氧化覆膜的铝层，所述发电元件彼此并联地电连接，所述第1金属层与所述正极集电体层电连接，所述第2金属层与所述负极集电体层电连接。“层叠了多个发电元件的层叠体”是指，除了以相互直接接触的方式层叠了多个发电元件的层叠体以外，还包括隔着某种层(例如绝缘层)、间隔(例如空气层)层叠了多个发电元件的层叠体的概念。“先行短路层”是指，相比层叠体处于外侧的层，因此意味着在刺钉试验中，相比层叠体先被钉子刺到，能够相比层叠体先短路的层。此外，在电池的通常使用时，“先行短路层”不会短路(即在电池的通常使用时第1金属层和第2金属层通过氧化覆膜被绝缘)。“正极集电体层以及负极集电体层中的至少一方具备由于过电流而熔断的熔丝部”是指，正极集电体层以及负极集电体层中的至少一方除了通过使集电体层的形状变化等来与集电体层一体地具备熔丝部的方式以外，还包括使用与集电体层不同的材料而与集电体层独立地具备熔丝部的方式的概念。在本公开的层叠型全固体电池中，优选为所述发电元件中的所述正极集电体层、所述正极材料层、所述固体电解质层、所述负极材料层和所述负极集电体层的层叠方向、所述层叠体中的多个所述发电元件的层叠方向、所述先行短路层中的所述第1金属层、所述铝层和所述第2金属层的层叠方向、以及所述层叠体和所述先行短路层的层叠方向是相同的方向。这是为了取得更显著的效果。在本公开的层叠型全固体电池中，优选为在从层叠方向观察时，所述正极材料层、所述固体电解质层以及所述负极材料层的外缘相比所述先行短路层的外缘存在于内侧。这样，通过使用面积大的先行短路层，取得更显著的效果。在本公开的层叠型全固体电池中，优选为在所述第1金属层中，包含与构成所述正极集电体层的材料相同的材料，在所述第2金属层中，包含与构成所述负极集电体层的材料相同的材料。这是为了通过统一构成材料来得到成本削减效果等。在具备上述结构的层叠型全固体电池中，先行短路层短路时的电阻小。因此，在刺钉试验时先行短路层短路的情况下，从各发电元件朝向先行短路层发生大的寄生电流，在熔丝部中流过大电流，能够通过该大电流使熔丝部容易地熔断。换言之，即使不使熔丝部的剖面积像以往那样小，也能够在刺钉试验时使熔丝部适当地熔断。即，能够增大熔丝部的剖面积，能够减小熔丝部的电阻，能够抑制电池的输出降低。另外，在具备上述结构的层叠型全固体电池中，在刺钉试验中，在一个发电元件短路之前先行短路层短路，熔丝部迅速地熔断。因此，能够抑制电子从其它发电元件流入到一个发电元件。作为结果，能够在刺钉试验中抑制电池的焦耳热。如以上所述，根据本公开，能够提供能够抑制电池的输出降低，并且在由于刺钉等外部应力而使层叠型全固体电池短路的情况下也能够抑制焦耳热的层叠型全固体电池。附图说明图1是用于说明层叠型全固体电池100的层叠结构的概略图。图2是用于说明优选的一个方式中的正极材料层12、固体电解质层13以及负极材料层14与先行短路层30的大小的关系的概略图。图3是用于说明通常使用时的层叠型全固体电池100的电流方向的概略图。图4是用于说明在刺钉试验中先行短路层短路的情况下的层叠型全固体电池100的电流方向的概略图。图5是用于说明刺钉试验后的层叠型全固体电池100的状态的概略图。图6是示出针对实施例1、实施例2、比较例2以及比较例6的先行短路层刚刚刺钉试验后的电阻变化的测定结果的图。图7是示出刺钉试验前后的应用实施例1以及应用比较例1的层叠型全固体电池的电压分布的图。符号说明10：发电元件；11：正极集电体层；12：正极材料层；13：固体电解质层；14：负极材料层；15：负极集电体层；16：熔丝部；20：层叠体；30：先行短路层；31：第1金属层；32：第2金属层；33：氧化覆膜；34：铝层；100：层叠型全固体电池。具体实施方式1.层叠型全固体电池在图1中，概略性地示出一个实施方式的层叠型全固体电池100的层结构。在图1中，为便于说明，省略了电池壳体等。如图1所示，层叠型全固体电池100具备层叠了多个发电元件10的层叠体20，并且在该层叠体20的外侧具备先行短路层30，其中，在发电元件10中层叠了正极集电体层11、正极材料层12、固体电解质层13、负极材料层14以及负极集电体层15，正极集电体层11以及负极集电体层15中的至少一方(在图1所示的方式中仅为正极集电体层11)具备由于过电流而熔断的熔丝部16，先行短路层30具有第1金属层31、第2金属层32以及在第1金属层31与第2金属层32之间设置并且在表面具有氧化覆膜33的铝层34，发电元件10彼此被并联地电连接，第1金属层31与正极集电体层11电连接，第2金属层32与负极集电体层15电连接。1.1.发电元件10发电元件10是层叠正极集电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层叠型全固体电池，具备层叠了多个发电元件的层叠体，并且在该层叠体的外侧具备先行短路层，所述层叠型全固体电池的特征在于，在所述发电元件中层叠有正极集电体层、正极材料层、固体电解质层、负极材料层以及负极集电体层，所述正极集电体层以及所述负极集电体层中的至少一方具备由于过电流而熔断的熔丝部，所述先行短路层具有第1金属层、第2金属层以及设置在所述第1金属层与所述第2金属层之间并且在表面具有氧化覆膜的铝层，所述发电元件彼此并联地电连接，所述第1金属层与所述正极集电体层电连接，所述第2金属层与所述负极集电体层电连接。

【技术特征摘要】
2015.12.02 JP 2015-2360891.一种层叠型全固体电池，具备层叠了多个发电元件的层叠体，并且在该层叠体的外侧具备先行短路层，所述层叠型全固体电池的特征在于，在所述发电元件中层叠有正极集电体层、正极材料层、固体电解质层、负极材料层以及负极集电体层，所述正极集电体层以及所述负极集电体层中的至少一方具备由于过电流而熔断的熔丝部，所述先行短路层具有第1金属层、第2金属层以及设置在所述第1金属层与所述第2金属层之间并且在表面具有氧化覆膜的铝层，所述发电元件彼此并联地电连接，所述第1金属层与所述正极集电体层电连接，所述第2金属层与所述负极集电体层电连接。2.根据权利要求1所述的层叠型全固体电池，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杉浦功一，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP