层叠型全固态电池及其制造方法技术

层叠型全固态电池具备多个全固态电池，所述全固态电池分别具有：正极层，其具有正极集电体和在正极集电体上形成的包含正极活性物质的正极活性物质层；负极层，其具有负极集电体和在负极集电体上形成的包含负极活性物质的负极活性物质层；以及，固体电解质层，其配置于正极活性物质层与负极活性物质层之间且包含具有锂离子导电性的固体电解质。多个全固态电池进行了层叠，多个全固态电池包含彼此相邻的2个全固态电池，2个全固态电池中的一个全固态电池的正极集电体与另一个全固态电池的负极集电体直接接合。

【技术实现步骤摘要】
层叠型全固态电池及其制造方法
本专利技术涉及将多个依次配置有正极层、固体电解质层、负极层的全固态电池串联层叠而得的层叠型全固态电池及其制造方法。
技术介绍
近年来，随着个人电脑、移动电话等电子设备的轻质化、无线化，要求开发出能够重复使用的二次电池。另外，在电动车或混合动力车之类的汽车领域中，高容量的二次电池的开发也被视为是重要的，具有轻质、高电压、高能量密度之类的特征的锂离子电池的需求有增加的倾向。目前，由于广泛普及的锂离子电池使用了包含可燃性有机溶剂的电解液，因此，需要安装用于抑制短路时的温度上升的安全装置、防止短路等用于确保安全性的材料、结构、体系。对此，将液体电解质(电解液)变更为固体电解质的全固态电池由于在电池内不使用可燃性的有机溶剂，因此，可认为能够实现安全装置的简化，能够实现制造成本的降低和生产率的提高。对于使用电解液的锂离子电池而言，由于低温环境下的电解液的冻结、粘度的增加，会有电池性能(例如充放电特性)急剧降低的情况。另一方面，对于使用了固体电解质的锂离子电池(以下称为“全固态电池”)而言，可认为：由于全部构成材料均为固体，因此难以如使用电解液的锂离子电池那样地在低温环境下发生电解液的冻结等。因此，可认为电池性能(例如充放电特性)的降低仅与温度有关，并且，其特征是电池性能不易降低。另外，使用电解液的锂离子电池在充放电时会有引起电解液分解的情况，会有除了锂离子以外的离子也移动的情况。因此，会有因分解而产生的离子发生反应，并在电极与电解质的界面处薄薄地堆积等副反应发生的情况，因此与全固态电池相比循环寿命短。另一方面，由于全固态电池在充放电时除了锂离子以外的离子不易移动，不易引起副反应，因此与使用电解液的锂离子电池相比循环寿命长。鉴于以上，全固态电池在近年来受到注目。在这类全固态电池的领域中，进行了层叠多个全固态电池而得的层叠型全固态电池的开发。例如，日本特开2008-103285号公报公开了在集电体的一个表面配置正极层、且在另一个表面配置负极层的双极型全固态电池。日本特开2011-204510号公报公开了将依次层叠有正极层、固体电解质层和负极层的发电元件多个串联连接而得的全固态型锂离子二次电池。在该全固态型锂离子二次电池中，在层叠方向上相邻的发电元件中的一个发电元件的正极与另一个发电元件的负极借助不具有离子导电性的导电性粘接剂而粘接。日本特开2011-108469号公报公开了一种集电体，其具备一对集电箔，使一对集电箔中的一个集电箔的一部分溶解于另一个集电箔的凹部而进行接合。
技术实现思路
本专利技术所述的层叠型全固态电池的一个实施方式具备多个全固态电池，所述全固态电池分别具有：正极层，其具有正极集电体和在正极集电体上形成的至少包含正极活性物质的正极活性物质层；负极层，具有负极集电体和在负极集电体上形成的至少包含负极活性物质的负极活性物质层；以及，固体电解质层，其配置于正极活性物质层与负极活性物质层之间，且至少包含具有锂离子导电性的固体电解质。多个全固态电池进行了层叠，多个全固态电池包含彼此相邻的2个全固态电池，2个全固态电池中的一个全固态电池的正极集电体与另一个全固态电池的负极集电体直接接合，在一个全固态电池与另一个全固态电池的界面处具有空隙。另外，本专利技术所述的层叠型全固态电池的制造方法的一个实施方式具有：准备步骤，其准备多个全固态电池，所述全固态电池分别具有：正极层，其具有正极集电体和在正极集电体上形成的至少包含正极活性物质的正极活性物质层；负极层，其具有负极集电体和在负极集电体上形成的至少包含负极活性物质的负极活性物质层；以及，固体电解质层，其配置于正极活性物质层与负极活性物质层之间，且至少包含具有锂离子导电性的固体电解质，以及层叠步骤，其将多个全固态电池进行层叠。多个全固态电池包含彼此相邻的2个全固态电池。在层叠步骤中，以2个全固态电池中的一个全固态电池的正极集电体与另一个全固态电池的负极集电体直接接合的方式层叠多个全固态电池，并以一个全固态电池与另一个全固态电池的界面处存在空隙的方式进行层叠。根据本专利技术，提供一种具有高电池性能(例如输出特性、循环寿命特性)的层叠型全固态电池及其制造方法。附图说明图1是实施方式所述的层叠型全固态电池的概略截面图。图2A是实施方式中的全固态电池的概略截面图。图2B是图2A所示的全固态电池的概略截面图的部分放大图。图2C是图2A所示的全固态电池的概略截面图的部分放大图。图3A是图1所示的层叠型全固态电池的概略截面图的部分放大的第一截面图。图3B是图1所示的层叠型全固态电池的概略截面图的部分放大的第二截面图。图3C是图1所示的层叠型全固态电池的概略截面图的部分放大的第三截面图。具体实施方式本专利技术人发现：关于“
技术介绍
”一栏中记载的层叠型全固态电池，会产生以下问题。固体电解质可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℃下的离子电导率为10-6S/cm左右，与电解液的10-3S/cm相比极低。因此，使用有机固体电解质的全固态电池难以在25℃的环境中工作。作为无机固体电解质，有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电阻大。作为降低晶界电阻的手段，研究了粉体的烧结、薄膜化，但烧结时是在高温下进行处理，因此，正极或负极的构成元素与固体电解质的构成元素相互扩散，因而难以获得良好的充放电特性。因此，使用了氧化物系固体电解质的全固态电池的薄膜化研究成为主流。然而，对于薄膜型全固态电池而言，难以实现电池的大幅化，不适合高容量化。另一方面，硫化物系固体电解质与氧化物系固体电解质相比晶界电阻小，因此，具有不使用烧结工艺仅通过粉体的压缩成型即可获得良好特性的特征。在适于进一步大幅化、高容量化的全固态电池的开发中，近年来盛行使用硫化物系固体电解质来实现可大幅化的涂覆型全固态电池的研究。涂覆型全固态电池配置有：在由金属箔构成的集电体上至少包含正极活性物质的正极层、在由金属箔构成的集电体上至少包含负极活性物质的负极层、以及在二者之间至少包含具有离子导电性的固体电解质的固体电解质层。如上所述地，日本特开2008-103285号公报所示的双极型全固态电池由于正极层和负极层配置于1个集电体的两侧，因此，即使在将多个电池串联连接的情况下，也不需要将电池单元之间用中间端子等连接。因此，与将电池单元之间用中间端子等连接而得的电池相比，电池整体的电阻变小，可得到高输出功率。然而，为了防止短路而需要将集电体加厚，因此，存在集电体的体积能量密度降低、电池性能(例如输出特性)降低的问题。日本特开2011-204510号公报所示的层叠型全固态电池使用了粘接剂，因此，虽然电池单元之间的密合强度强，但存在粘接剂导致高电阻、电池性能(例如输出特性)降低的问题。日本特开2011-108469号公报所示的集电体由于将集电体彼此焊接，因此，虽然集电体之间的密合强，但存在集电体界面处的空隙变少、在充放电时无法吸收正极活性物质和负极活性物质的体积变化、电池特性(例如循环寿命特性)降低的问题。因此，本专利技术的目的是提供一种具有高电池性能(例如输出特性、循环寿命特性)的层叠型全固态电池及其制造方法。以下，对于本专利技术的实施方式所述的层叠型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种层叠型全固态电池，其具备多个全固态电池，所述全固态电池分别具有：正极层，其具有正极集电体和在所述正极集电体上形成的至少包含正极活性物质的正极活性物质层；负极层，其具有负极集电体和在所述负极集电体上形成的至少包含负极活性物质的负极活性物质层；以及固体电解质层，其配置于所述正极活性物质层与所述负极活性物质层之间且至少包含具有锂离子导电性的固体电解质，多个所述全固态电池进行了层叠，多个所述全固态电池包含彼此相邻的2个全固态电池，所述2个全固态电池中的一个全固态电池的所述正极集电体与另一个全固态电池的所述负极集电体直接接合，在所述一个所述全固态电池的所述正极集电体与所述另一个所述全固态电池的所述负极集电体的界面处具有空隙。

【技术特征摘要】
2017.04.04 JP 2017-0746521.一种层叠型全固态电池，其具备多个全固态电池，所述全固态电池分别具有：正极层，其具有正极集电体和在所述正极集电体上形成的至少包含正极活性物质的正极活性物质层；负极层，其具有负极集电体和在所述负极集电体上形成的至少包含负极活性物质的负极活性物质层；以及固体电解质层，其配置于所述正极活性物质层与所述负极活性物质层之间且至少包含具有锂离子导电性的固体电解质，多个所述全固态电池进行了层叠，多个所述全固态电池包含彼此相邻的2个全固态电池，所述2个全固态电池中的一个全固态电池的所述正极集电体与另一个全固态电池的所述负极集电体直接接合，在所述一个所述全固态电池的所述正极集电体与所述另一个所述全固态电池的所述负极集电体的界面处具有空隙。2.根据权利要求1所述的层叠型全固态电池，其中，多个所述全固态电池的所述正极集电体和所述负极集电体分别在与层叠方向垂直的表面上具有多个凹凸部，多个所述全固态电池包含彼此相邻的2个全固态电池，所述2个全固态电池中的一个全固态电池的所述正极集电体的多个凹凸部与另一个全固态电池的负极集电体的多个凹凸部在至少一部分进行了嵌合。3.根据权利要求2所述的层叠型全固态电池，其中，所述层叠型全固态电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：长谷川贤太，黑宫孝雄，
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