全固态二次电池及其制造方法技术

本发明专利技术提供全固态二次电池及其制造方法。涉及由多个临时电池体(7、7)构成的全固态二次电池(10)的制造方法。所述全固态二次电池(10)的制造方法包括：通过将正极复合材料(2)、固体电解质(3)和负极复合材料(4)层叠而成的构件按压在一对电极集电体(1、5)之间，从而分别形成多个临时电池体(7、7)的工序；以及在以电极集电体(1、5)彼此相对的方式重叠多个临时电池体(7、7)的状态下进行加压成型的工序。相对的电极集电体(1、5)采用表面被粗糙化的电极集电体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】全固态二次电池及其制造方法
本专利技术涉及采用例如锂离子传导性的固体电解质的全固态二次电池及其制造方法。
技术介绍
近年来，存在采用锂离子传导性的固体电解质作为电池的电解质的全固态二次电池。所述全固态二次电池具有正极复合材料层、负极复合材料层、固体电解质层、正极集电体和负极集电体。在此，正极复合材料层由正极活性物质和锂离子传导性的固体电解质构成。负极复合材料层由负极活性物质和锂离子传导性的固体电解质构成。固体电解质层配置在上述正极复合材料层和负极复合材料层之间。正极集电体为金属制品，设置在正极复合材料层的表面。负极集电体为金属制品，设置在负极复合材料层的表面。所述全固态二次电池例如通过如下方法制造：在筒状的模具内填充粉末状的正极复合材料层之后，填充粉末状的固体电解质，接着在填充粉末状的负极复合材料层之后，利用压销等按压件在高压力下进行加压成型。可是，按照上述的制造方法，由于在高压力下进行冲压，所以正极复合材料层和负极复合材料层(以下有时将两者统称为“电极复合材料层”)产生内部应力。进而，如果释放按压力，则由于正极复合材料、负极复合材料、正极集电体和负极集电体的延伸率的差异，而导致电极复合材料层作用有摩擦力。因此，电池在其厚度方向上会产生弯曲。作为防止这种弯曲的方法，存在如下方法：在正极集电体和负极集电体(以下有时将两者统称为“电极集电体”)的两面配置彼此对称地变形的电极复合材料层，从而使电池自身不弯曲(例如参照专利文献1)。而且，例如在利用干式法制造上述电池的情况下，利用静电涂布等在电极集电体的两面形成电极复合材料层。专利文献1：日本专利公报第5131686号按照上述的专利文献1的制造方法，为了在电极集电体的两面形成电极复合材料层而采用静电涂布。因此，在实际制造时，在一个表面静电涂布电极复合材料之后，通过翻转而在另一个表面静电涂布电极复合材料。而且，在翻转并向另一个表面静电涂布电极复合材料时，静电涂布于一个表面的电极复合材料存在掉落的可能性。此外，为了避免这种情况，可以考虑使电极集电体铅直并在其两面静电涂布电极复合材料，但是存在这种作业非常困难的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供能容易地防止制造时产生的全固态二次电池的弯曲的全固态二次电池的制造方法。为了解决上述问题，本专利技术的全固态二次电池的制造方法是由多个临时电池体构成的全固态二次电池的制造方法，包括：通过将正极复合材料、固体电解质和负极复合材料层叠而成的构件按压在一对电极集电体之间，从而分别形成多个临时电池体的工序；以及在以所述电极集电体彼此相对的方式重叠多个临时电池体的状态下进行加压成型的工序，相对的所述电极集电体采用表面被粗糙化的电极集电体。按照本专利技术的全固态二次电池的制造方法，通过以表面被粗糙化的电极集电体彼此相对的方式重叠临时电池体并加压成型，从而成为所述粗糙化的表面彼此咬入的状态(也称为咬合的状态)，消除了临时电池体彼此因弯曲而欲分离的力，由此，得到即使解除成型压力也不会弯曲的全固态二次电池。因此，能容易地防止制造时产生的全固态二次电池的弯曲。附图说明图1是说明本专利技术实施方式1的全固态二次电池的制造方法的断面图。图2是说明同一全固态二次电池的制造方法的断面图。图3是说明临时电池体的弯曲产生机理的图。图4是说明临时电池体的弯曲产生机理的图。图5是说明临时电池体的弯曲产生机理的图。图6是说明作为凹凸部的一例的凹坑的图。图7是说明作为凹凸部的一例的孔洞的图。图8是说明作为凹凸部的一例的峰谷的图。图9是说明本专利技术实施方式2的全固态二次电池的制造方法的断面图。图10是说明临时电池体的弯曲防止机理的图。图11是说明临时电池体的弯曲防止机理的图。图12是表示弯曲状态的临时电池体的图。图13是说明本专利技术实施方式3或实施方式4的全固态二次电池的制造方法的断面图。图14是说明同一全固态二次电池的制造方法的优选方式的断面图。图15是同一临时电池体变形时的断面图。具体实施方式(实施方式1)以下根据附图说明本专利技术实施方式的全固态二次电池及其制造方法。(临时电池体的形成工序)首先，如图1所示，将薄板状的金属制的正极集电体1、配置在所述正极集电体1的上表面的正极复合材料层2、配置在所述正极复合材料层2的上表面的锂离子传导性的固体电解质层3、配置在所述固体电解质层3的上表面的负极复合材料层4、以及配置在所述负极复合材料层4的上表面的薄板状的金属制的负极集电体5层叠，形成层叠件。正极复合材料层2、固体电解质3、负极复合材料层4使用粉末(粉体)的材料。另外，在图1中，正极集电体1和负极集电体5省略了阴影。其他附图中也同样处理。正极复合材料层2、固体电解质3和负极复合材料层4的各层的具体形成方法只要是静电丝网法、静电喷雾法、以及其他的堆积粉体的方法，则可以是任意的方法。随后，通过以所需的力(例如0.1～100MPa的力)按压(临时按压)所述层叠件而形成临时电池体7。在此，正极集电体1的两面(两个表面)和负极集电体5的两面形成为实施了粗糙化处理的表面(以下有时也表示为凹凸部)，利用所述按压，成为内侧表面(与正极复合材料层2或负极复合材料层4接触的表面)的凹凸部咬合有粉末状的正极复合材料和负极复合材料的状态(也可以表示为咬入的状态)。此外，由于此时的按压力的大小为不会使临时电池体7变形的程度，所以临时电池体7为大致平坦的形状。(加压成型工序)接下来，如图2所示，将一对临时电池体7、7以各自的正极集电体1、1彼此接触的方式重叠，在预定的成型压力(例如100MPa～1000MPa的压力)下进行加压成型。例如通过在一对平板块件9、9之间夹持一对临时电池体7、7并按压而执行所述工序。在此，如果对一个临时电池体7进行加压成型，则临时电池体7、7会弯曲。参照图3～5说明临时电池体7的弯曲机理。另外，在此为了便于说明，不是采用一对临时电池体7、7，而是采用一个临时电池体7来进行说明。图3的虚线部分表示加压成型工序之前的临时电池体7，实线部分表示加压成型中的临时电池体7。如图3所示，如果临时电池体7被施加成型压力p而压缩，则产生铅直方向的内部应力a和水平方向的内部应力b。此时，临时电池体7从平板块件受到摩擦力c。在加压成型中，铅直方向的内部应力a与成型压力p相抵，水平方向的内部应力b与摩擦力c相抵。图4的虚线部分表示加压成型工序中的临时电池体7，实线部分表示加压成型工序之后的临时电池体7。如果解除图3所示的成型压力p，则同时也解除摩擦力c，所以如图4所示，铅直方向的内部应力a和水平方向的内部应力b被释放。因此，临时电池体7会在水平方向和铅直方向延伸。在此，水平方向的延伸率依赖于各层的材料和电极复合材料层的粒径、厚度。在负极复合材料层4的延伸率大于正极复合材料层2的延伸率的情况下，随着成型压力p的解除，水平方向的内部应力b被释放，由此如图5所示，临时电池体7以负极复合材料层4向外侧鼓出的方式变形为圆弧形状。换句话说，在临时电池体7的正极集电体1侧形成凹状部8。在此，本实施方式如图2所示，在将一对临时电池体7、7以各自的正极集电体1、1彼此接触的方式重叠的状态下进行加压成型。由于正极集电体1形成有粗糙化的表面(凹凸部)，所以利用加压成型工序，成为正极集电体1、1彼此的表面的凹凸部相互咬入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全固态二次电池的制造方法，所述全固态二次电池由多个临时电池体构成，所述全固态二次电池的制造方法的特征在于，包括：通过将正极复合材料、固体电解质和负极复合材料层叠而成的构件按压在一对电极集电体之间，从而分别形成多个临时电池体的工序；以及在以所述电极集电体彼此相对的方式重叠多个临时电池体的状态下进行加压成型的工序，相对的所述电极集电体采用表面被粗糙化的电极集电体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.29 JP 2016-036523;2016.03.30 JP 2016-066951.一种全固态二次电池的制造方法，所述全固态二次电池由多个临时电池体构成，所述全固态二次电池的制造方法的特征在于，包括：通过将正极复合材料、固体电解质和负极复合材料层叠而成的构件按压在一对电极集电体之间，从而分别形成多个临时电池体的工序；以及在以所述电极集电体彼此相对的方式重叠多个临时电池体的状态下进行加压成型的工序，相对的所述电极集电体采用表面被粗糙化的电极集电体。2.根据权利要求1所述的全固态二次电池的制造方法，其特征在于，还包括在进行所述加压成型的工序之后，继续施...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈本健儿，福井英之，高野靖，河濑弘和，
申请(专利权)人：日立造船株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP