固体电池用电极和固体电池制造技术

本发明专利技术涉及固体电池用电极和固体电池。提供具备PTC电阻体层的固体电池用电极和具备其的固体电池。一种固体电池用电极，用于固体电池，其特征在于，所述固体电池用电极具备：电极活性材料层、集电器和配置在所述电极活性材料层与集电器之间的PTC电阻体层，所述PTC电阻体层含有导电材料、绝缘性无机物和聚合物，所述PTC电阻体层的孔隙率为5％～13％。

Electrodes and solid cells for solid-state batteries

【技术实现步骤摘要】
固体电池用电极和固体电池
本公开内容涉及固体电池用电极和具备其的固体电池。
技术介绍
作为车辆搭载用电源、个人电脑和便携式终端等的电源使用的电池在出现内部短路、过充电等时，电池整体的温度升高，有时对电池自身和使用电池的设备产生不良影响。作为防止这种不良影响的对策，尝试了如下技术，所述技术使用具备正温度系数(PositiveTemperatureCoefficient；PTC)电阻体层的电极，所述正温度系数电阻体层在室温下具有电子传导性，另一方面电子电阻(電子抵抗)值随着温度升高而增加。在专利文献1中公开了一种全固体电池，所述全固体电池具有：层叠体，所述层叠体依次具备正极活性材料层、固体电解质层和负极活性材料层；和约束构件，所述约束构件在所述层叠体的层叠方向施加约束压力，其特征在于，所述正极活性材料层与将所述正极活性材料层的电子集电的正极集电器层之间、以及所述负极活性材料层与将所述负极活性材料层的电子集电的负极集电器层之间中的至少任一者具备PTC膜，所述PTC膜含有导电材料、绝缘性无机物和聚合物，所述PTC膜中的所述绝缘性无机物的含量为50体积％以上。在专利文献2中公开了一种全固体电池，具备：正极层，所述正极层具有正极活性材料层和正极集电器；负极层，所述负极层具有负极活性材料层和负极集电器；和配置在所述正极活性材料层与所述负极活性材料层之间的固体电解质层，在所述正极集电器与所述正极活性材料层之间或者所述负极集电器与所述负极活性材料层之间，或者是在所述正极集电器与所述正极活性材料层之间以及所述负极集电器与所述负极活性材料层之间具有PTC膜，所述PTC膜具有导电材料和树脂。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2018-014286号公报专利文献2：日本特开2017-130283号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题然而，在如专利文献1中公开的、具备含有绝缘性无机物的PTC电阻体层的电极中存在如下问题：室温(15℃～30℃)下PTC电阻体层与电极活性材料层的界面的电子电阻大。另外，在如专利文献2中公开的、具备不含有绝缘性无机物的PTC电阻体层的电极中存在如下问题：由于约束压力的影响，在高温条件下电子电阻降低。本公开内容是鉴于上述实际情况完成的，其目的在于，提供至少具备室温下的电子电阻低的PTC电阻体层的固体电池用电极、和具备该电极的固体电池。用于解决问题的手段本公开内容的固体电池用电极的特征在于，具备：电极活性材料层、集电器和配置在所述电极活性材料层与集电器之间的PTC电阻体层，所述PTC电阻体层含有导电材料、绝缘性无机物和聚合物，所述PTC电阻体层的孔隙率为5％～13％。所述绝缘性无机物可以为金属氧化物。所述导电材料可以为炭黑。本公开内容的固体电池具备正极、负极和配置在所述正极与所述负极之间的电解质层，其特征在于，所述正极和负极中的至少任一者为上述固体电池用电极。专利技术效果根据本公开内容的固体电池用电极，通过使PTC电阻体层的孔隙率在特定的数值范围内，从而PTC电阻体层在其内部包含比以往多的电子传导路径，PTC电阻体层内部的电子传导性优良。其结果，在将所述电极用于固体电池时，能够抑制PTC电阻体层内部的电子电阻的升高，并且能够抑制固体电池的性能降低。附图说明图1是示出本公开内容的固体电池用电极的层构成的一例的图，是示意性地示出在层叠方向切割而得的截面的图。图2是示出本公开内容的固体电池的层构成的一例的图，是示意性地示出在层叠方向切割而得的截面的图。图3是包含评价用试样的电子电阻测定用电路的示意图。图4是示出电极的评价用试样的电子电阻与具备所述电极的固体电池的电阻的关系的图。符号说明1PTC电阻体层2电极活性材料层3,3’集电器10固体电池用电极20电解质层30其它电极40微测试仪(マイクロテスター)50评价用试样100固体电池200电子电阻测定用电路具体实施方式1.固体电池用电极本公开内容的固体电池用电极的特征在于，具备：电极活性材料层、集电器和配置在所述电极活性材料层与集电器之间的PTC电阻体层，所述PTC电阻体层含有导电材料、绝缘性无机物和聚合物，所述PTC电阻体层的孔隙率为5％～13％。已知，在电极活性材料层与集电器之间设置有含有导电材料和聚合物的层的情况下，所述层由于加热而超过聚合物的熔点时，显示出电子电阻急剧增加的PTC电阻体功能。通过聚合物的过热膨胀导致接触的导电材料彼此剥离，从而阻断电子传导，由此显现所述PTC电阻体功能。在本公开内容中，将显示出这样的PTC电阻体功能的层称为PTC电阻体层。在具备PTC电阻体层的固体电池中，由于过充电、短路导致固体电池的温度升高时，阻碍了电极活性材料层与集电器之间的电子传导，因此电化学反应停止。因此，抑制了进一步的温度升高，能够防止对固体电池自身和使用固体电池的设备产生不良影响。另外，对于含有导电材料和聚合物的PTC电阻体层而言，在对固体电池施加压力的情况下，由于聚合物变形和流动导致PTC电阻体层无法保持结构，其结果，有时无法发挥PTC电阻体功能。在专利文献1中公开了一种PTC电阻体层，其还含有通常被视为强度高的绝缘性无机物，以使得在对固体电池施加压力的情况下PTC电阻体层也能够保持结构。认为，在这样的PTC电阻体层的内部，由于绝缘性无机物导致电子电阻升高，因此电极整体中的电子电阻增加。然而，深入研究后的结果明确了，在具备含有绝缘性无机物的PTC电阻体层的电极中，PTC电阻体层内部的电子电阻高得超出预想。认为这是由于，通过PTC电阻体层包含绝缘性无机物，在PTC电阻体层中残留有大量孔隙。本公开内容的固体电池用电极通过PTC电阻体层的孔隙率在特定的数值范围内，在将所述电极用于固体电池时，能够抑制固体电池的性能降低。本公开内容的固体电池用电极具备电极活性材料层、集电器和PTC电阻体层。图1是示出本公开内容的固体电池用电极的层构成的一例的图，是示意性地示出在层叠方向切割而得的截面的图。如图1所示，本公开内容的固体电池用电极10具有：电极活性材料层2、集电器3、和配置在电极活性材料层2与集电器3之间的PTC电阻体层1。以下，对构成固体电池用电极的这些层详细说明。(1)PTC电阻体层PTC电阻体层含有导电材料、绝缘性无机物和聚合物，并且配置在电极活性材料层与集电器之间。PTC电阻体层中包含的导电材料只要具有导电性就没有特别限制。作为导电材料，可以列举例如：炭黑、活性炭、碳纤维(碳纳米管、碳纳米纤维等)、石墨等含碳导电材料，在含碳导电材料中优选炭黑。导电材料可以为粒子状，也可以为纤维状。PTC电阻体层中的导电材料的体积比例没有特别限制。在将导电材料、绝缘性无机物和聚合物的总体积设定为100体积％时，PT本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固体电池用电极，其特征在于，/n所述电极具备：电极活性材料层、集电器和配置在所述电极活性材料层与集电器之间的PTC电阻体层，/n所述PTC电阻体层含有导电材料、绝缘性无机物和聚合物，/n所述PTC电阻体层的孔隙率为5％～13％。/n

【技术特征摘要】
20180727 JP 2018-1415181.一种固体电池用电极，其特征在于，
所述电极具备：电极活性材料层、集电器和配置在所述电极活性材料层与集电器之间的PTC电阻体层，
所述PTC电阻体层含有导电材料、绝缘性无机物和聚合物，
所述PTC电阻体层的孔隙率为5％～13％。


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【专利技术属性】
技术研发人员：尾濑徳洋，铃木知哉，长谷川元，八十和夫，西村英晃，松下祐贵，
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