全固体电池及其制造方法技术

全固体电池具备正极集电体、形成在正极集电体上的至少包含正极活性物质的正极层、负极集电体、形成在负极集电体上的至少包含负极活性物质的负极层、和配置于正极层与负极层之间且至少包含具有离子导电性的固体电解质的固体电解质层，其中，选自正极集电体、正极层、负极集电体、负极层和固体电解质层中的至少1个构件在至少1个构件的端部具有被加热区域。

All solid state battery and its manufacturing method

All-solid-state batteries have a positive collector, a positive layer formed on a positive collector containing at least a positive active substance, a negative collector formed on the negative collector containing at least a negative active substance, and a solid electrolysis disposed between the positive and negative layers and containing at least ionic conductivity. A mass solid electrolyte layer in which at least one member selected from the positive collector, the positive layer, the negative collector, the negative layer and the solid electrolyte layer has a heating region at the end of at least one member.

【技术实现步骤摘要】
全固体电池及其制造方法
本专利技术涉及一种全固体电池，尤其涉及使用正极层、负极层和固体电解质层的全固体电池。
技术介绍
近年来，随着个人计算机、移动电话等电子设备的轻质化、无线化，需要开发能够反复使用的二次电池。作为二次电池，包括镍镉电池、镍氢电池、铅蓄电池、锂离子电池等，锂离子电池由于具有轻质、高电压、高能量密度的特征而备受注目。在电动汽车或混合动力车这样的汽车领域中也重视高容量的二次电池的开发，锂离子电池的需要存在增加倾向。锂离子电池包括正极层、负极层和配置在这两者之间的电解质，电解质使用的是使支撑盐、例如六氟化磷酸锂溶解于有机溶剂的电解液或固体电解质。现在，广泛普及的锂离子电池使用包含有机溶剂的电解液，因此为可燃性。因此，需要用于确保安全性的材料、结构和体系。对此，可认为：通过使用不燃性的固体电解质作为电解质，从而期待能够简化上述材料、结构和体系，能够实现能量密度的增加、制造成本的降低、生产率的提高。以下将使用固体电解质的电池称作“全固体电池”。全固体电池依次层叠由正极集电用金属箔构成的电极(正极集电体)、正极层、固体电解质层、负极层和由负极集电用金属箔构成的电极(负极集电体)而构成。构成固体电解质层的固体电解质可以大致分为有机固体电解质和无机固体电解质。有机固体电解质在25℃下离子电导率为10-6S/cm左右，与电解液的10-3S/cm相比极低。因此，难以使使用有机固体电解质的全固体电池在25℃的环境中工作。作为无机固体电解质，包括氧化物系固体电解质和硫化物系固体电解质。它们的离子电导率为10-4～10-3S/cm。氧化物系固体电解质的晶界阻力大。作为降低晶界阻力的手段，研究了粉体的烧结、薄膜化，但是，在烧结的情况下，由于在高温下进行处理，因而正极层或负极层的构成元素与固体电解质的构成元素相互扩散，因此难以得到良好的充放电特性。因此，使用氧化物系固体电解质的全固体电池以薄膜形式的研究为主流。但是，薄膜型全固体电池难以使电池大型化，不适合于高容量化。另一方面，硫化物系固体电解质具有以下特征：与氧化物系固体电解质相比，晶界阻力小，因此不采用烧结工艺而仅利用粉体的压缩成型便能得到良好的特性。在面向进一步的大型化、高容量化的全固体电池的开发中，近年来盛行的是使用硫化物系固体电解质的、能够大型化的涂敷型全固体电池的研究。涂敷型全固体电池包括正极层、负极层和固体电解质层，所述正极层在由金属箔构成的正极集电体上形成有正极活性物质、固体电解质和粘结剂，所述负极层在由金属箔构成的负极集电体上形成有负极活性物质、固体电解质和粘结剂，所述固体电解质层配置在正极层和负极层之间且包含固体电解质和粘结剂。正极层或负极层、以及固体电解质中所含的粘结剂是用于使正极层和负极层中所含的活性物质与其他活性物质、活性物质与固体电解质、固体电解质与其他固体电解质(固体电解质之间)等粉体之间、或者涂膜与集电体间、以及固体电解质层中所含的固体电解质与固体电解质间(固体电解质之间)的密合强度增加所需的物质。另一方面，与固体电解质相比，粘结剂的离子电导率非常低，因此是使电池特性劣化的主要因素。在日本特许第5747506号公报中公开了不含粘结剂而使正极层内的正极电极涂膜与正极集电体间的密合强度提高的制造方法。
技术实现思路
本专利技术的一个方案的全固体电池具备：由金属箔构成的正极集电体、形成在正极集电体上的至少包含正极活性物质的正极层、由金属箔构成的负极集电体、形成在负极集电体上的至少包含负极活性物质的负极层、和配置于正极层与负极层之间且至少包含具有离子导电性的固体电解质的固体电解质层，其中，选自正极集电体、正极层、固体电解质层、负极集电体和负极层中的至少1个构件在至少1个端部具有受到热影响、或构件中所含的粒子在熔融后再凝固的被加热区域。在此，被加热区域包含受到热影响的热影响区域、和构成该构件的材料的至少一部分在熔融后再凝固的烧结区域。另外，本专利技术的一个方案的全固体电池的制造方法，其中，所述全固体电池具备正极集电体、形成在正极集电体上的至少包含正极活性物质的正极层、负极集电体、形成在负极集电体上的至少包含负极活性物质的负极层、和配置在正极层与负极层之间且至少包含离子导电性的固体电解质的固体电解质层，该制造方法包含：准备工序，准备构成激光切割前的全固体电池用电极组的、选自正极集电体、正极层、固体电解质层、负极集电体和负极层中的至少1个构件；和激光切割工序，为了将至少1个构件成形为规定的外形，使用激光来切割至少1个构件，在至少1个构件的切割后的端部形成受到热影响或在熔融后再凝固的被加热区域。根据本专利技术，提供兼具处于此消彼长关系的全固体电池的各构件间的密合强度和电池特性的全固体电池及其制造方法。附图说明图1为本实施方式的全固体电池的概略截面图。图2为本实施方式的全固体电池的概略俯视图。图3为本实施方式中的正极的概略截面图。图4为本实施方式中的负极的概略截面图。图5A为本实施方式中的全固体电池用电极组的使用激光的切割方法的概略俯视图。图5B为本实施方式中的全固体电池用电极组的使用激光的切割方法的从图5A所示的箭头b方向的示意图。图5C为本实施方式中的全固体电池用电极组的使用激光的切割方法的从图5A所示的箭头c方向的示意图。图6A为本实施方式中的全固体电池用电极组的使用分支后的激光的切割方法的概略俯视图。图6B为本实施方式中的全固体电池用电极组的使用分支后的激光的切割方法的从图6A所示的箭头b方向的示意图。图6C为本实施方式中的全固体电池用电极组的使用分支后的激光的切割方法的从图6A所示的箭头c方向的示意图。图7A为将本实施方式中的全固体电池用电极组分成正极侧和负极侧两者时的正极侧(包含固体电解质层)的、使用激光的切割方法的从激光的扫描方向的下游侧观察的示意图。图7B为将本实施方式中的全固体电池用电极组分成正极侧和负极侧两者时的负极侧(不包含固体电解质层)的、使用激光的切割方法的从激光的扫描方向的下游侧观察的示意图。图7C为将本实施方式中的全固体电池用电极组分成正极侧和负极侧两者时的、使用激光的切割后的贴合工序的示意图。图8为表示本实施方式中的多个全固体电池用电极组的层叠体(层叠电池用电极组)的、使用激光的切割方法的示意图。具体实施方式在说明实施方式之前，对以往的问题进行简单说明。在日本特许第5747506号公报所示的制造方法中，存在以下问题：虽然不使用作为电池特性的劣化要因的粘结剂，但必须对电极整个面施加用于烧结的热，正极层或负极层的构成元素与固体电解质的构成元素相互扩散，因此难以得到良好的充放电特性。本专利技术为鉴于上述问题而完成的专利技术，其目的在于提供兼具处于此消彼长关系的全固体电池的各构件间的密合强度和电池特性的全固体电池及其制造方法。以下，对本专利技术的实施方式中的全固体电池和构成全固体电池的固体电解质层、正极层、负极层进行详细地说明。需要说明的是，以下说明的实施方式均表示概括性或具体性的例子。因此，在以下的实施方式中示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置和连接形式、以及工序、工序的顺序等为一例，其主旨并非限定本专利技术。因此，对于在以下的实施方式中的构成要素中的、表示本专利技术的最上位概念的独立权利要求中未记载的构成要素，作为任意的构成要素来说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全固体电池，具备：正极集电体、形成在所述正极集电体上且至少包含正极活性物质的正极层、负极集电体、形成在所述负极集电体上且至少包含负极活性物质的负极层、和配置于所述正极层与所述负极层之间且至少包含具有离子导电性的固体电解质的固体电解质层，其中，选自所述正极集电体、所述正极层、所述固体电解质层、所述负极集电体和所述负极层中的至少1个构件在所述至少1个构件的端部具有被加热区域，对于所述被加热区域而言，其受到热影响或者是所述至少1个构件中所含的粒子在熔融后再凝固。

【技术特征摘要】
2017.02.09 JP 2017-0222821.一种全固体电池，具备：正极集电体、形成在所述正极集电体上且至少包含正极活性物质的正极层、负极集电体、形成在所述负极集电体上且至少包含负极活性物质的负极层、和配置于所述正极层与所述负极层之间且至少包含具有离子导电性的固体电解质的固体电解质层，其中，选自所述正极集电体、所述正极层、所述固体电解质层、所述负极集电体和所述负极层中的至少1个构件在所述至少1个构件的端部具有被加热区域，对于所述被加热区域而言，其受到热影响或者是所述至少1个构件中所含的粒子在熔融后再凝固。2.根据权利要求1所述的全固体电池，其中，在所述至少1个构件中，所述被加热区域中所含的粒子大于所述被加热区域以外的区域中所含的粒子。3.根据权利要求1所述的全固体电池，其中，在所述至少1个构件中，所述被加热区域的空隙率低于所述被加热区域以外的区域的空隙率。4.根据权利要求1所述的全固体电池，其中，在所述正极集电体的被加热区域和与所述正极集电体相邻的所述正极层的被加热区域、以及所述负极集电体的被加热区域和与所述负极集电体相邻的所述负极层的被加热区域中，熔融了的所述正极集电体中所含的金属材料进入到与所述正极集电体相邻的所述正极层的粒子的空隙中，熔融了的所述负极集电体中所含的金属材料进入到与所述负极集电体相邻的所述负极层的粒子的空隙中。5.根据权利要求1所述的全固体电池，其中，所述正极层还含有固体电解质，所述负极层还含有固体电解质，在所述固体电解...

【专利技术属性】
技术研发人员：森正裕，吉永光宏，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP