全固态电池制造技术

本发明专利技术提供全固态电池，其由电极/电解质/导电材料的复合物浆料形成。导电材料的外周表面涂布有固体电解质以形成固体电解质层。由于导电材料的表面涂布有固体电解质，所以导电材料和固体电解质之间以及导电材料和电极之间的接触特性可以最大化。另外，由于具有大表面积的导电材料的表面涂布有作为离子导体的固体电解质，导电材料可以具有离子导电性以及电子导电性，有助于确保离子导电路径。此外，由于具有大表面积的导电材料涂布有固体电解质，固体电解质与复合物的比例可以减小。

【技术实现步骤摘要】
全固态电池相关申请的交叉引用本申请以2016年5月19日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0061539号的优先权为基础并要求其权利，其全部内容通过参考引入本文。
本公开涉及全固态电池，更具体地，涉及能够减少固体电解质与电极/固体电解质/导电材料的复合物的比例、并提供电子导电性和离子导电性的全固态电池。
技术介绍
随着对实现绿色车辆的社会需求的增长，已经开发了使用内燃机与电动机的组合作为驱动源的所谓混合动力车或使用电动机作为驱动源的电动车，而不是使用基于常规汽油或柴油作为主要燃料的内燃机作为驱动源的车辆，并且一些车辆已经商品化并作为在售车辆销售。能够充电或放电的二次蓄电池对于混合动力车或电动车驱动电动机来说是不可或缺的，但是以锂离子电池为代表的现有技术的二次蓄电池大多使用液体电解质，其涉及液体泄漏的问题。另外，锂离子电池是诸如笔记本电脑或移动电话的便携式设备的电源，因此，锂离子电池已经被普遍使用，但是有频繁的事故报道，比如燃烧或损坏。特别地，与安装在便携式装置中的二次蓄电池相比，安装在车辆中的二次蓄电池需要在更恶劣的条件下操作并且具有增加的能量容量，因此，迫切需要确保安全性。因此，已经在进行全固态电池的开发，其中包括电解质的所有主要部件均由固体形成。由于全固态电池的电解质不是液体，与现有技术的二次蓄电池相比，大大降低了液体泄漏、燃烧和损坏的可能性。全固态电池是用固体电解质代替商品化的全固态电池的有机电解质的电池系统，其使用具有高导电性和阻燃性的材料实现高能量和高输出密度以及高安全性。然而，在硫化物全固态电池系统中，固体-固体接触不能平稳地进行，降低了输出和能量密度。另外，在全固态电池系统中，在固体电解质/固体电解质、固体电解质/导电材料、固体电解质/电极、和导电材料/电极中产生颗粒间接触的问题。其中，导电材料具有相对大的表面积，因此当制造电极/固体电解质/导电材料的复合物时，导电材料的表面状态可能显著影响电池性能。此外，当制备电极/固体电解质/导电材料的浆料时，导电材料容易凝聚并且可能不容易被分散在溶剂中。
技术实现思路
已经做出本公开以解决现有技术中出现的上述问题，同时完好保持了现有技术取得的优势。本公开的一个方面提供一种全固态电池，其中导电材料的表面被均匀地涂布，以通过使用固体电解质而不是液体电解质在电极部件之间形成离子导电路径。本专利技术的技术主题不限于前述技术主题，本领域技术人员可以从本公开和附图中容易地理解本文中未提及的任何其它技术主题。根据本公开的示例性实施方式，全固态电池由电极/电解质/导电材料的复合物浆料形成。导电材料的外周表面涂布有固体电解质以形成固体电解质层。固体电解质层可以通过喷涂法和湿法涂布法中的至少一种均匀地涂布。固体电解质层的厚度在10～50μm的范围内。示例性实施方式的细节包括在具体实施方式和附图中。附图说明从以下结合附图的详细描述中，本公开的上述和其他目的、特征和优势将更加明显。图1是示出根据本公开的示例性实施方式的全固态电池的剖面图。图2A和2B是示出根据本公开的示例性实施方式的被涂布的导电材料的图。图3A和3B分别是示出现有技术的导电材料和根据本公开的示例性实施方式的被涂布的导电材料的图。具体实施方式将通过以下参照附图描述的示例性实施方式来阐明本专利技术的优势和特征及其实现方法。然而，本公开可以以不同的方式实施，并且不应理解为限于本文所阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式将使本公开充分和完整，并且将向本领域技术人员充分地传达本公开的范围。此外，本专利技术仅由权利要求的范围限定。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的要素。在下文中，将参考附图描述根据本公开的示例性实施方式的全固态电池。图1是示出根据本公开的示例性实施方式的全固态电池的剖面图，图2A和2B是示出根据本公开的示例性实施方式的被涂布的导电材料的图，图3A和3B分别是示出现有技术的导电材料和根据本公开的示例性实施方式的被涂布的导电材料的图。车辆优选的全固态电池可以由本领域技术人员进行改变，并且它是本示例性实施方式的全固态电池。将参照图1～3B描述根据本公开的示例性实施方式的全固态电池。在由电极/电解质/导电材料的复合物浆料形成的全固态电池中，固体电解质层26通过用固体电解质涂布导电材料25的外周表面而形成。正极中包含的正极活性材料没有特别限制，只要其可以可逆地吸留和放出锂离子即可。正极活性材料可以是例如钴锂氧化物、镍锂氧化物、镍钴锂氧化物、镍钴铝锂氧化物、镍钴锰锂氧化物、锰锂氧化物、磷酸铁锂、硫化镍、硫化铜、硫、氧化铁、氧化钒等。这些正极活性材料可以单独使用，也可以两种或多种并用。固体电解质层26通过用固体电解质20涂布导电材料25的外周表面而形成。固体电解质层26可以通过喷涂法和湿法涂布法中的至少一种被均匀地涂布。固体电解质层26的涂层厚度在10～50μm的范围内。因此，通过将固体电解质层26加到直径为a的导电材料25而获得的直径b的厚度应当包括10～50μm。因此，由于导电材料25涂布有固体电解质20，导电材料在电化学反应期间是稳定的，并且由于将固体电解质、电极和表面能改变为相同或相等的水平，改善了导电材料和固体电解质之间以及导电材料和电极之间的接触特性。另外，由于作为电子导体的导电材料涂布有作为离子导体的固体电解质，电子导电性和离子导电性两者都被提供，并且由于固体电解质与电极/固体电解质/导电材料的复合物的比例减小，可以获得优异的输出和高能量密度。另外，用固体电解质涂布导电材料，以使涂布有固体电解质的导电材料比不用固体电解质涂布的导电材料更容易分散。当制备电极/固体电解质/导电材料的复合物浆料时，涂布有固体电解质的导电材料可以更均匀地分散，获得高质量的浆料。如图3A所示，根据现有技术的正极30与电解质之间的比例为70：30，但是，如图3B所示，将电解质涂层中的正极和电解质相对于正极之间的比例调整为95：5，由此由于正极的负载量增加而提高能量密度。将描述如上所述构造的根据本公开的示例性实施方式的全固态电池的操作。参照图1～3B，根据本公开的示例性实施方式的全固态电池使用固体电解质而不是液体电解质，应当在电极部件之间形成离子导电路径。由于根据固体之间的接触来驱动电池，因此应当考虑电极和电解质之间以及导电材料和电解质之间的接触。输出特性根据形成电极的固体电解质的比例而改变，在此，大量的固体电解质导致能量密度的高度损失，固体电解质的比例应该减小。因此，由于使用固体电解质代替液体电解质，即使不使用隔板(separator)也可以考虑高度接触，并且减少损失。此外，输出特性根据形成电极的固体电解质的比例而变化。如上所述，根据本公开的示例性实施方式的全固态电池具有如下的一个或多个优势。第一，根据本公开的示例性实施方式的全固态电池，由于导电材料的表面涂布有固体电解质，导电材料和固体电解质之间以及导电材料和电极之间的接触特性可以得到最大化。第二，根据本公开的示例性实施方式的全固态电池，由于具有大表面积的导电材料的表面涂布有作为离子导体的固体电解质，导电材料可以被赋予离子导电性以及电子导电性，有助于确保离子导电路径。第三，根据本公开的示例性实施方式的全固态电池，由于具有大表面积的导电材料涂布有固体电解质，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全固态电池，其由电极/电解质/导电材料的复合物浆料形成，其中所述导电材料的外周表面涂布有固体电解质以形成固体电解质层。

【技术特征摘要】
2016.05.19 KR 10-2016-00615391.一种全固态电池，其由电极/电解质/导电材料的复合物浆料形成，其中所述导电材料的外周表面涂布有固体电解质以形成固体电解质层...

【专利技术属性】
技术研发人员：权五珉，尹龙燮，金敬洙，闵泓锡，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR