全固体电池及其制造方法技术

本公开提供一种体积能量密度高的全固体电池及其制造方法。全固体电池(100)是从上方起依次层叠第1集电体层(1)、正极层(2)、固体电解质层(5)、负极层(4)以及第2集电体层(3)而成的全固体电池。在全固体电池(100)中，在将正极层(2)的侧面(2A)与作为正极层(2)的下层的固体电解质层(5)的上表面所成的在正极层(2)内的角设为α、将负极层(4)的侧面(4A)与作为负极层(4)的下层的第2集电体层(3)的上表面所成的在负极层(4)内的角设为β的情况下，满足α＞90°、β＞90°且α＞β。

【技术实现步骤摘要】
全固体电池及其制造方法
本公开涉及全固体电池及其制造方法，特别是涉及使用了正极层、负极层以及固体电解质层的全固体电池及其制造方法。
技术介绍
近年来，由于个人计算机以及移动电话等电子设备的轻量化以及无绳化等，要求开发能够反复使用的二次电池。作为二次电池，有镍镉电池、镍氢电池、铅蓄电池以及锂离子电池等。其中，锂离子电池由于具有轻量、高电压和高能量密度这样的特征，因此受到关注。在电动汽车或混合动力车这样的汽车领域中，高容量的二次电池的开发受到重视，锂离子电池的需求有增加的倾向。锂离子电池由正极层、负极层和配置在它们之间的电解质构成。作为电解质，例如使用将六氟磷酸锂等支持盐溶解于有机溶剂而成的电解液或固体电解质。目前，广泛普及的锂离子电池由于使用含有有机溶剂的电解液，因此是可燃性的。因此，需要用于确保锂离子电池的安全性的材料、结构以及系统。针对于此，认为通过使用不可燃性的固体电解质作为电解质，可期待能够简化上述材料、结构以及系统，能够实现能量密度的增加、制造成本的降低以及生产率的提高。以下，将使用了固体电解质的电池称为“全固体电池”。固体电解质能够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℃下离子传导率为10-6S/cm程度，与电解液的离子传导率为10-3S/cm程度相比，离子传导率极低。因此，难以使利用了有机固体电解质的全固体电池在25℃的环境下工作。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。这些离子传导率为10-4～10-3S/cm程度，离子传导率比较高。氧化物系固体电解质的晶界电阻大。因此，作为降低晶界电阻的方法，研究了粉体的烧结以及薄膜化。但是，在烧结粉体的情况下，由于高温下的处理，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，因此难以得到充分的特性。因此，使用了氧化物系固体电解质的全固体电池以薄膜的研究为主流。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，因此仅通过粉体的压缩成型就可得到良好的特性，因此近年来正在积极地进行研究。涂敷型全固体电池包含：正极层，形成在由金属箔构成的集电体上，包含正极活性物质、固体电解质以及粘合剂；负极层，形成在由金属箔构成的集电体上，包含负极活性物质、固体电解质以及粘合剂；以及固体电解质层，配置在正极层与负极层之间，包含固体电解质以及粘合剂。涂敷型全固体电池是使用有机溶剂将正极层、负极层以及固体电解质层的各材料浆料化，在金属箔上成膜而制作的。在全固体电池的制作中，从提高电池的可靠性的观点出发，还期望抑制正极层、负极层以及集电体各自之间的短路。此外，在全固体电池等二次电池中，期望轻且容量大的电池，使用体积能量密度[Wh/L]作为评价指标。全固体电池的形状以及尺寸会影响体积能量密度。如图11所示，在专利文献1中公开了如下构造，该构造具有作为层叠了正极活性物质层601、固体电解质层602以及负极活性物质层603的构造体的全固体电池用层叠体600的至少一面被倒角的形状(图11所示的角度ε小于90°)。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2015-50153号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在专利文献1中公开的全固体电池用层叠体的目的在于，防止因电极层的变形或者脱落引起的短路，具有作为层叠了正极活性物质层、固体电解质层以及负极活性物质层的构造体的全固体电池用层叠体的至少一面被倒角的形状。然而，在专利文献1中，未提及正极活性物质层、固体电解质、负极活性物质层以及集电体之间的形状、尺寸，无法提高全固体电池的体积能量密度。本公开是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，提供体积能量密度高的全固体电池及其制造方法。用于解决课题的手段即，为了实现上述目的，本公开的一方式所涉及的全固体电池是从上方起依次层叠第1集电体层、第1电极层、固体电解质层、第2电极层以及第2集电体层而成的全固体电池，所述第1电极层以及所述第2电极层中的一方是正极层、另一方是负极层，在所述全固体电池中，将所述正极层的侧面与所述正极层的下层的和所述正极层相接的面所成的在所述正极层内的角设为α、将所述负极层的侧面与所述负极层的下层的和所述负极层相接的面所成的在所述负极层内的角设为β的情况下，满足α＞90°、β＞90°且α＞β。此外，本公开的一方式所涉及的全固体电池是从上方起依次层叠第1集电体层、第1电极层、固体电解质层、第2电极层以及第2集电体层而成的全固体电池，所述第1电极层以及所述第2电极层中的一方是正极层、另一方是负极层，在所述全固体电池中，将所述正极层的侧面与所述正极层的下层的和所述正极层相接的面所成的在所述正极层内的角设为α、将所述负极层的侧面与所述负极层的下层的和所述负极层相接的面所成的在所述负极层内的角设为β、将所述正极层的侧面与所述正极层的上层的和所述正极层相接的面所成的在所述正极层内的角设为γ、将所述负极层的侧面与所述负极层的上层的和所述负极层相接的面所成的在所述负极层内的角设为δ的情况下，满足α＞90°、β＞90°、γ＞90°、δ≥90°且α+γ＞β+δ。此外，本公开的一方式所涉及的全固体电池的制造方法包括：层叠体形成工序，形成从上方起依次层叠第1集电体层、第1电极层、固体电解质层、第2电极层以及第2集电体层而成的层叠构造体；以及激光切断工序，使用激光将所述层叠构造体切断为规定的大小以及形状，所述第1电极层以及所述第2电极层中的一方是正极层、另一方是负极层，在所述激光切断工序中，将所述正极层的侧面与所述正极层的下层的和所述正极层相接的面所成的在所述正极层内的角设为α、将所述负极层的侧面与所述负极层的下层的和所述负极层相接的面所成的在所述负极层内的角设为β情况下，切断所述层叠构造体，使得满足α＞90°、β＞90°且α＞β。此外，本公开的一方式所涉及的全固体电池的制造方法包括：层叠体形成工序，形成从上方起依次层叠第1集电体层、第1电极层、固体电解质层、第2电极层以及第2集电体层而成的层叠构造体；以及激光切断工序，使用激光将所述层叠构造体切断为规定的大小以及形状，所述第1电极层以及所述第2电极层中的一方是正极层、另一方是负极层，在所述激光切断工序中，将所述正极层的侧面与所述正极层的下层的和所述正极层相接的面所成的在所述正极层内的角设为α、将所述负极层的侧面与所述负极层的下层的和所述负极层相接的面所成的在所述负极层内的角设为β、将所述正极层的侧面与所述正极层的上层的和所述正极层相接的面所成的在所述正极层内的角设为γ、将所述负极层的侧面与所述负极层的上层的和所述负极层相接的面所成的在所述负极层内的角设为δ的情况下，切断所述层叠构造体，使得满足α＞90°、β＞90°、γ＞90°、δ≥90°且α+γ＞β+δ。专利技术效果如上所述，根据本公开，能够提供体积能量密度高的全固体电池及其制造方法。附图说明图1是本公开的实施方式1中的全固体电池的示意图。图2是本公开的实施方式1中的激光切断工序前的全固体电池的示意图。图3是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全固体电池，从上方起依次层叠第1集电体层、第1电极层、固体电解质层、第2电极层以及第2集电体层而成，/n所述第1电极层以及所述第2电极层中的一方是正极层、另一方是负极层，/n在所述全固体电池中，/n将所述正极层的侧面与所述正极层的下层的和所述正极层相接的面所成的在所述正极层内的角设为α、/n将所述负极层的侧面与所述负极层的下层的和所述负极层相接的面所成的在所述负极层内的角设为β的情况下，/n满足α＞90°、β＞90°且α＞β。/n

【技术特征摘要】
20181227 JP 2018-2460581.一种全固体电池，从上方起依次层叠第1集电体层、第1电极层、固体电解质层、第2电极层以及第2集电体层而成，
所述第1电极层以及所述第2电极层中的一方是正极层、另一方是负极层，
在所述全固体电池中，
将所述正极层的侧面与所述正极层的下层的和所述正极层相接的面所成的在所述正极层内的角设为α、
将所述负极层的侧面与所述负极层的下层的和所述负极层相接的面所成的在所述负极层内的角设为β的情况下，
满足α＞90°、β＞90°且α＞β。


2.根据权利要求1所述的全固体电池，其中，
从层叠方向观察，所述正极层的侧面与所述正极层的下层的接触部比所述负极层的侧面与所述负极层的下层的接触部更位于内侧。


3.根据权利要求1或2所述的全固体电池，其中，
将所述正极层的侧面与所述正极层的上层的和所述正极层相接的面所成的在所述正极层内的角设为γ、
将所述负极层的侧面与所述负极层的上层的和所述负极层相接的面所成的在所述负极层内的角设为δ的情况下，
满足γ＞90°、δ≥90°且γ＞δ。


4.一种全固体电池，从上方起依次层叠第1集电体层、第1电极层、固体电解质层、第2电极层以及第2集电体层而成，
所述第1电极层以及所述第2电极层中的一方是正极层、另一方是负极层，
在所述全固体电池中，
将所述正极层的侧面与所述正极层的下层的和所述正极层相接的面所成的在所述正极层内的角设为α、
将所述负极层的侧面与所述负极层的下层的和所述负极层相接的面所成的在所述负极层内的角设为β、
将所述正极层的侧面与所述正极层的上层的和所述正极层相接的面所成的在所述正极层内的角设为γ、
将所述负极层的侧面与所述负极层的上层的和所述负极层相接的面所成的在所述负极层内的角设为δ的情况下，
满足α＞90°、β＞90°、γ＞90°、δ≥90°且α+γ＞β+δ。


5.根据权利要求3或4所述的全固体电池，其中，
从层叠方向观察，所述正极层的侧面与所述正极层的上层的接触部比所述负极层的侧面与所述负极层的上层的接触部更位于内侧。


6.根据权利要求3～5中的任一项所述的全固体电池，其中，
从层叠方向观察，所述正极层的侧面与所述正极层的下层的接触部、以及所述正极层的侧面与所述正极层的上层的接触部这两者，比所述负极层的侧面与所述负极层的下层的接触部、以及所述负极层的侧面与所述负极层的上层的接触部这两者更位于内侧。


7.根据权利要求3～6中的任一项所述的全固体电池，其中，
从层叠方向观察，所述正极层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：北村嘉朗，住本胜儿，森正裕，
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