全固体电池制造技术

本发明专利技术涉及全固体电池。本公开的课题在于提供即使在PTC膜中的绝缘性无机物的含量比较少的情况下也可使高温时的电子电阻增大的全固体电池。本公开中，通过提供下述的全固体电池，从而解决上述课题，该全固体电池具有：依次包括正极集电体层、正极活性物质层、固体电解质层、负极活性物质层和负极集电体层的层叠体、和在所述层叠体的层叠方向上给予约束压力的约束构件，在所述正极活性物质层与所述正极集电体层之间、和所述负极活性物质层与所述负极集电体层之间的至少一者中还具有含有导电材料、绝缘性无机物和聚合物的PTC膜，所述PTC膜中的所述绝缘性无机物的含量为10体积％以上且40体积％以下，相对于所述PTC膜的厚度(TPTC)，所述绝缘性无机物的粒径D90(D90)的比例(D90/TPTC)为0.6以上且1.0以下。

【技术实现步骤摘要】
全固体电池
本公开涉及全固体电池。
技术介绍
随着近年来的个人电脑、摄像机和移动电话等信息关联设备和通信设备等的快速普及，作为其电源利用的电池的开发受到重视。另外，在汽车产业界等中也在进行电动汽车用或者混合动力汽车用的高输出且高容量的电池的开发。在目前为止已开发的电池中，研究了抑制短路时和误用时的温度上升的技术、和用于防止短路的技术等各种各样的用于提高安全性的技术。例如，专利文献1中公开了在集电体与活性物质层之间具有包含导电性材料、无机的非导电性材料和粘结剂材料的导电层的锂二次电池。专利文献1中公开了使用导电层作为PTC膜。另外，专利文献1记载了使用上述导电层作为液体系电池的PTC膜。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开2014-077384号
技术实现思路
专利技术要解决的课题对于在层叠方向上给予了约束压力的全固体电池，例如应用了含有导电材料、绝缘性无机物和聚合物的PTC膜的情况下，如果PTC膜中的绝缘性无机物的含量比较少，有时难以使高温时的电子电阻充分地增大。本公开是鉴于上述实际情况而完成的专利技术，主要目的在于提供即使在PTC膜中的绝缘性无机物的含量比较少的情况下也可使高温时的电子电阻增大的全固体电池。用于解决课题的手段为了实现上述目的，在本公开中，提供全固体电池，该全固体电池具有：依次包括正极集电体层、正极活性物质层、固体电解质层、负极活性物质层和负极集电体层的层叠体、和在所述层叠体的层叠方向上给予约束压力的约束构件，在所述正极活性物质层与所述正极集电体层之间、和所述负极活性物质层与所述负极集电体层之间的至少一者中还具有含有导电材料、绝缘性无机物和聚合物的PTC膜，所述PTC膜中的所述绝缘性无机物的含量为10体积％以上且40体积％以下，相对于所述PTC膜的厚度(TPTC)，所述绝缘性无机物的粒径D90(D90)的比例(D90/TPTC)为0.6以上且1.0以下。根据本公开，通过具有上述的PTC膜，能够制成即使在PTC膜中的绝缘性无机物的含量比较少的情况下也可使高温时的电子电阻增大的全固体电池。在本公开中，优选相对于上述PTC膜的厚度，上述绝缘性无机物的粒径D90的比例为0.8以下。能够制成正常使用时的电子电阻小的全固体电池。专利技术效果在本公开中，取得如下的效果：提供即使在PTC膜中的绝缘性无机物的含量比较少的情况下也可使高温时的电子电阻增大的全固体电池。附图说明图1为示出本公开的全固体电池的一例的概略截面图。附图标记说明1…正极活性物质层2…负极活性物质层3…固体电解质层4…正极集电体层5…负极集电体层10…层叠体20…约束构件21…板状部22…棒状部23…调整部30…PTC膜100…全固体电池具体实施方式以下对本公开中的全固体电池详细地说明。图1为示出本公开中的全固体电池的一例的概略截面图。图1中所示的全固体电池100具有：依次包括正极集电体层4、正极活性物质层1、固体电解质层3、负极活性物质层2和负极集电体层5的层叠体10、和在层叠体10的层叠方向上给予约束压力的约束构件20。另外，全固体电池100在正极活性物质层1与正极集电体层4之间还具有PTC膜30。PTC膜30含有导电材料、绝缘性无机物和聚合物。图1中所示的PTC膜30中的绝缘性无机物的含量为10体积％以上且40体积％以下。另外，相对于PTC膜30的厚度(TPTC)，绝缘性无机物的粒径D90(D90)的比例(D90/TPTC)为0.6以上且1.0以下。约束构件20具有：夹持层叠体10的两个表面的板状部21；将2个板状部21连结的棒状部22；和与棒状部22连结、利用螺丝结构等调整约束压力的调整部23。其中，“PTC”是指“PositiveTemperatureCoefficient(正温度系数)”。“PTC膜”是指具备随着温度上升、电子电阻以正系数变化的性质即PTC特性的膜。另外，“绝缘性无机物的粒径D90”是指测定绝缘性无机物的粒径的分布时，从小的一侧开始累计成为90％的粒径。根据本公开，通过具有上述的PTC膜，能够制成即使在PTC膜中的绝缘性无机物的含量比较少的情况下，也可使高温时的电子电阻增大的全固体电池。即，根据本公开，能够制成具备显示良好的PTC特性的PTC膜的全固体电池。如上所述，对于在层叠方向上给予了约束压力的全固体电池，例如应用了含有导电材料、绝缘性无机物和聚合物的PTC膜的情况下，如果PTC膜中的绝缘性无机物的含量比较少，有时难以使高温时的电子电阻(为高温状态时的电子电阻)充分地增大。推测其理由如下。全固体电池升温时，PTC膜中的聚合物体积膨胀，导电材料间距离变大，从而电子电阻增加。即，发挥PTC特性。另一方面，全固体电池升温时，PTC膜中的聚合物熔融，变得容易变形、流动。由于对PTC膜施加来自约束构件的压缩加重(约束压力)，因此熔融的聚合物变形、流动，从而导电材料间的距离变短，导电材料之间再导通，从而电子电阻降低。即，PTC特性消失。PTC膜中所含的绝缘性无机物具有抑制约束压力引起的PTC膜的压缩的功能。但是，在PTC膜中的绝缘性无机物的含量比较少的情况下，不能充分地抑制约束压力引起的PTC膜的压缩，导电材料之间容易再导通。因此，在PTC膜中的绝缘性无机物的含量比较少的情况下，推测难以抑制导电材料之间的再导通(使高温时的电子电阻增大)。对此，本公开的专利技术人着眼于PTC膜的厚度与绝缘性无机物的粒径的关系，发现了：通过使相对于PTC膜的厚度(TPTC)的绝缘性无机物的粒径D90(D90)的比例(D90/TPTC)在规定的范围内，即使绝缘性无机物的含量比较少，也能够使高温时的电子电阻充分地增大。推测其理由如下。在本公开中，使D90/TPTC在规定的范围内。即，绝缘性无机物的粒径D90足够大。因此，即使绝缘性无机物的含量比较少，也能够抑制由于约束构件产生的约束压力而使PTC膜被压缩。其结果，推测能够抑制导电材料由于聚合物的变形、流动而再导通，因此能够抑制电子电阻的降低。应予说明，专利文献1中虽然公开了含有导电材料、绝缘性无机物和聚合物的PTC膜，但在实施例中用作液体系电池的PTC膜，没有公开用作全固体电池的PTC膜。再有，在专利文献1的实施例中，D90/TPTC为0.1～0.3左右。以下对于全固体电池的各个构成进行说明。1.PTC膜本公开中的PTC膜配置于正极活性物质层与正极集电体层之间以及负极活性物质层与负极集电体层之间的至少一者。另外，PTC膜含有导电材料、绝缘性无机物和聚合物。本公开中，相对于PTC膜的厚度(TPTC)，绝缘性无机物的粒径D90(D90)的比例(D90/TPTC)为0.6以上，例如，可以为0.7以上。另外，上述D90/TPTC为1.0以下，可以为0.9以下，也可以为0.8以下。其中，在本公开中，上述D90/TPTC优选为0.8以下。这是因为，能够使正常使用时的PTC膜的电子电阻变小。作为本公开中的PTC的厚度，因电池的构成而大不相同，并无特别限定。PTC膜的厚度例如可以为1μm以上，也可以为2μm以上，还可以为5μm以上。另外，PTC膜的厚度例如可以为200μm以下，也可以为100μm以下，还可以为50μm以下。再有，本公开中的PTC膜的厚度(TPTC)为平均厚度，例如能够通过使用膜厚测定装置测定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.全固体电池，该全固体电池具有：依次包括正极集电体层、正极活性物质层、固体电解质层、负极活性物质层和负极集电体层的层叠体、和在所述层叠体的层叠方向上给予约束压力的约束构件，在所述正极活性物质层与所述正极集电体层之间、和所述负极活性物质层与所述负极集电体层之间的至少一者中还具有含有导电材料、绝缘性无机物和聚合物的PTC膜，所述PTC膜中的所述绝缘性无机物的含量为10体积％以上且40体积％以下，相对于所述PTC膜的厚度(TPTC)，所述绝缘性无机物的粒径D90(D90)的比例(D90/TPTC)为0.6以上且1.0以下。

【技术特征摘要】
2017.10.20 JP 2017-2032921.全固体电池，该全固体电池具有：依次包括正极集电体层、正极活性物质层、固体电解质层、负极活性物质层和负极集电体层的层叠体、和在所述层叠体的层叠方向上给予约束压力的约束构件，在所述正极活性物质层与所述正极集电体层之间、和所述负极活性物质层与所述负极集电体层之间的至少一者中还具有含有导电材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：戎崎英世，西村英晃，
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