全固体电池制造技术

本发明专利技术涉及全固体电池。提供在发生内部短路时可使电池反应停止的全固体电池。全固体电池，其具备具有正极活性物质层及正极集电体的正极层、具有负极活性物质层及负极集电体的负极层以及配设于正极活性物质层与负极活性物质层之间的固体电解质层；在正极集电体与正极活性物质层之间、或者在负极集电体与负极活性物质层之间、或者在正极集电体与正极活性物质层之间以及在负极集电体与负极活性物质层之间具有PTC膜，该PTC膜具有导电材料和树脂。

All solid cell

The present invention relates to a solid cell. Provides a solid battery that stops battery reactions when an internal short-circuit occurs. All solid state battery, the cathode active material having an anode layer, layer and a positive electrode collector has a solid electrolyte layer between the anode active material layer and the anode current collector and is arranged on the cathode active material layer and the anode active material layer; the anode collector, electric body and the anode active material layer or in the negative, between the electric body and the anode active material layer or set between the electric body and the anode active material layer and the anode in the set with PTC membrane between the electric body and the anode active material layer on the anode, the PTC film with conductive material and resin.

【技术实现步骤摘要】
全固体电池
本专利技术涉及全固体电池。
技术介绍
具有使用了固体电解质的固体电解质层的金属离子二次电池(例如锂离子二次电池等。以下有时称作“全固体电池”)具有易于简化用于确保安全性的系统等的优点。作为与这样的全固体电池有关的技术，例如在专利文献1中，公开了一种固体电池，其中在电池的正极端子及负极端子中的至少一者与连接至该端子的电极之间、在电池槽内连接了PTC(正温度系数；PositiveTemperatureCoefficient)元件。另外，在专利文献2中，公开了一种非水系二次电池，其中正极和/或负极的集电体被包含结晶性热塑性树脂、导电材料和粘合剂的导电层被覆而成，该结晶性热塑性树脂具有电阻值随着温度上升而增加的正温度系数电阻体的功能，导电层的厚度为0.1μm～5.0μm。另外，在专利文献3中，公开了一种电池，其中分别被配置于分隔体的两面的活性物质层的至少一者活性物质层包含在90℃～160℃下具有反应阻断功能或电流阻断功能的材料。在该专利文献3中，记载了可使用固体电解质膜作为分隔体的意思。另外，在专利文献4中，公开了一种非水二次电池的制造方法，其包括：制作带有导电层的电极的工序，该带有导电层的电极具有包含电极活性物质的电极合剂、保持该电极合剂的集电体以及存在于该集电体与电极合剂之间的导电层；和使用带有导电层的电极作为正极及负极中的至少一者来构建非水二次电池的工序。现有技术文献专利文献专利文献1：特开平11－144704号公报专利文献2：特开2001－357854号公报专利文献3：特开2004－327183号公报专利文献4：特开2012－104422号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在专利文献1所公开的技术中，在端子与集电体之间配置有PTC元件。认为通过在这样的位置配置PTC元件，在经由配置于电池外的导电材料的短路(外部短路)发生时可安全停止电池反应。但是，在该技术中，对于由电池内所具备的正极集电体与负极集电体相接触而引起的短路(以下称作“内部短路”)，不能发挥安全停止电池反应的效果。另外，通过专利文献2所公开的方法制作的含有聚乙烯的导电层难以使聚乙烯均匀分散，因此电阻易于增加的部位与电阻不易增加的部位易于混合存在。如果在导电层中存在电阻不易增加的部位，则经由该部位通电，因此在专利文献2所公开的技术中，存在难以得到在温度上升时停止电池反应的效果这样的问题。这些问题即使将专利文献1至专利文献4所公开的技术组合也难以解决。因此，本专利技术的课题在于，提供在发生内部短路时可使电池反应停止的全固体电池。用于解决课题的手段为了减小电阻，全固体电池在使层叠了的各层密合的方向上被赋予约束压力。一方面，在专利文献1等所公开的PTC元件中，在规定的温度下熔化了的树脂膨胀而将PTC元件内的电子传导路径切断，因此会高电阻化。如果在约束压力被赋予的环境下配置PTC元件，则担心树脂的膨胀变得不够。因此，以往认为在约束压力被赋予的环境下配置PTC元件是困难的；当在全固体电池中使用PTC元件的情况下，如专利文献1所公开的那样，在约束压力没有被赋予的部位配置PTC元件。本专利技术人进行了专心研究，结果发现，即使在约束压力被赋予的部位配置PTC元件，也可使PTC元件高电阻化。另外发现，当在约束压力被赋予的部位配置PTC元件的情况下，通过使约束压力为规定的值以下，易于使PTC高电阻化。本专利技术是基于这些认识而完成的。为了解决上述课题，本专利技术采用以下手段。即，本专利技术为全固体电池，其具备具有正极活性物质层及正极集电体的正极层、具有负极活性物质层及负极集电体的负极层以及配设于正极活性物质层与负极活性物质层之间的固体电解质层；在正极集电体与正极活性物质层之间、或者在负极集电体与负极活性物质层之间、或者在正极集电体与正极活性物质层之间以及在负极集电体与负极活性物质层之间具有PTC膜，该PTC膜具有导电材料和树脂。在此，在本专利技术中，PTC膜中含有的树脂是指在与100℃相比的高温(例如150℃以上的温度。以下相同。)下熔融的树脂。即使在约束压力被赋予的部位即全固体电池的集电体与活性物质层之间配置PTC膜，在高温时也可使PTC膜高电阻化。另外，通过在集电体与活性物质层之间(集电体的表面)配置PTC膜，能抑制由正极集电体与负极集电体相接触而产生的内部短路。进而，在因发生内部短路而成为高温时，PTC膜的电阻变高，因此可使电池反应停止。即，通过采用上述实施方式，能提供在发生内部短路时可使电池反应停止的全固体电池。在上述本专利技术中，优选在使正极集电体与上述负极集电体接近的方向上赋予着约束压力，该约束压力为40MPa以下。通过使约束压力为40MPa以下，在高温时易于使PTC膜高电阻化。因此，在发生内部短路时易于使电池反应停止。另外，在约束压力为40MPa以下的上述本专利技术中，优选约束压力为0.8MPa以上。由于通过使约束压力为0.8MPa以上，易于抑制电阻的增加，因此易于确保电池性能。另外，在上述本专利技术中，上述树脂为在与100℃相比的高温下熔融的热塑性树脂。专利技术效果根据本专利技术，能提供在发生内部短路时可使电池反应停止的全固体电池。附图说明图1是说明本专利技术的全固体电池的图。图2是说明约束压力与直流电阻的关系的图。图3是说明温度与电阻的关系的图。图4是说明温度与电阻的关系的图。图5是说明约束压力与加热时的电阻的关系的图。附图标记说明1正极层1a正极集电体1b正极活性物质层2负极层2a负极集电体2b负极活性物质层3固体电解质层4PTC膜10全固体电池具体实施方式以下，一边参照附图一边对本专利技术进行说明。予以说明，以下示出的实施方式为本专利技术的例子，本专利技术不限于以下示出的实施方式。图1是说明本专利技术的全固体电池10的图。在图1中，仅示出了全固体电池10所具备的从正极集电体到负极集电体的部位。图1中示出的全固体电池10具备具有正极活性物质层1b及正极集电体1a的正极层1、具有负极活性物质层2b及负极集电体2a的负极层2以及配设于正极活性物质层1b与负极活性物质层2b之间的固体电解质层3；在正极活性物质层1b与正极集电体1a之间以及在负极活性物质层2b与负极集电体2a之间配设有PTC膜4。全固体电池10通过未图示的约束压力赋予机构，在提高接触的各层的密合性的方向上被赋予着40MPa以下的约束压力。例如，如果从正极层1侧刺入的钉贯穿全固体电池10，则受钉影响而变形的正极集电体1a与负极集电体2a接触，由此发生内部短路并发热。在正极集电体1a的表面(正极集电体1a与正极活性物质层1b之间)、负极集电体2a的表面(负极集电体2a与负极活性物质层2b之间)上没有配设PTC膜4的以往的全固体电池中，即使因内部短路而发热，也维持了正极集电体1a与负极集电体2a的通电状态。因此，在以往的全固体电池中，即使钉刺入后，电池反应也可继续。另一方面，在约束压力被赋予了的部位具备PTC膜4的全固体电池10在钉刺入后不久也可发生内部短路。如果PTC膜4因归因于内部短路的发热而处于高温，则PTC膜4中包含的树脂熔融而膨胀；因膨胀了的树脂，PTC膜4中包含的导电材料之间的电子传导路径被切断。即使在约束压力被赋予了的部位配设了PTC膜4，PTC膜4在高温时也能使电阻增大，因此利用高温时电阻增大了的PTC膜4，能抑制本文档来自技高网...

【技术保护点】
全固体电池，其具备具有正极活性物质层及正极集电体的正极层、具有负极活性物质层及负极集电体的负极层以及配设于所述正极活性物质层与所述负极活性物质层之间的固体电解质层；在所述正极集电体与所述正极活性物质层之间、或者在所述负极集电体与所述负极活性物质层之间、或者在所述正极集电体与所述正极活性物质层之间以及在所述负极集电体与所述负极活性物质层之间具有PTC膜，所述PTC膜具有导电材料和树脂。

【技术特征摘要】
2016.01.18 JP 2016-0073461.全固体电池，其具备具有正极活性物质层及正极集电体的正极层、具有负极活性物质层及负极集电体的负极层以及配设于所述正极活性物质层与所述负极活性物质层之间的固体电解质层；在所述正极集电体与所述正极活性物质层之间、或者在所述负极集电体与所述负极活性物质层之间、或者在所述正极集电体与所述正极活性物质...

【专利技术属性】
技术研发人员：滨重规，戎崎英世，小熊泰正，若杉悟志，
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