全固体二次电池制造技术

全固体二次电池包括正极层；负极层；以及设置在所述正极层和所述负极层之间的固体电解质层，其中所述正极层包括正极集流体、设置在所述正极集流体上的正极活性材料层、和设置在所述正极活性材料层的至少一个侧表面上的无活性构件，其中所述负极层包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的第一负极活性材料层。

【技术实现步骤摘要】
全固体二次电池对相关申请的交叉引用本申请要求在韩国知识产权局于2019年11月11日提交的韩国专利申请No.10-2019-0143656的优先权和权益，将其全部内容通过引用引入本文中。
本公开内容的实施方式的一个或多个方面涉及全固体二次电池。
技术介绍
近来，根据工业需求，正在积极地开发具有高的能量密度和高的安全性的电池。例如，锂离子电池已经被投入在汽车领域中以及在信息相关设备和通信设备中的实际使用。在汽车领域中，安全性是特别重要的，因为它涉及生命。目前可利用的锂离子电池使用包括可燃性有机溶剂的电解质溶液，且因此，当短路发生时，存在过热和/或发生着火的可能性。在这点上，已经提出了使用固体电解质代替电解质溶液的全固体二次电池。在全固体二次电池中，不使用可燃性有机溶剂，且因此即使当短路发生时的着火或爆炸的可能性也应减小。因此，与使用电解质溶液的锂离子电池相比，这样的全固体二次电池应具有大大增加的安全性。
技术实现思路
本公开内容的实施方式的一个或多个方面涉及具有新的结构的全固体二次电池。另外的方面将部分地在随后的描述中阐明，且部分地将由所述描述明晰，或者可通过本公开内容的所呈现的实施方式的实践获悉。本公开内容的一种或多种实例实施方式提供：全固体二次电池，其包括正极层；负极层；以及设置在所述正极层和所述负极层之间的固体电解质，其中所述正极层包括正极集流体、设置在所述正极集流体上的正极活性材料层、和设置在所述正极活性材料层的至少一个(例如，一个或多个)侧表面上的无活性(非活性)构件，其中所述负极层包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的第一负极活性材料层。附图说明由结合附图考虑的以下描述，本公开内容的一些实施方式的以上和其它方面、特征和优势将更加明晰，其中：图1为根据一种实例实施方式的全固体二次电池的横截面示意图；图2为根据另一实例实施方式的全固体二次电池的横截面示意图；图3为根据实例实施方式的全固体二次电池的正极层的透视示意图；图4为显示根据实例实施方式的全固体二次电池的内部的一部分的示意图；和图5为根据另一实例实施方式的全固体二次电池的横截面示意图。具体实施方式现在将对实施方式详细地进行介绍，其实例示于附图中，其中相同的附图标记始终指的是相同的元件，且可不提供其重复的描述。在这点上，本实施方式可具有不同的形式且不应被解释为限于本文中阐明的描述。因此，下面仅通过参考附图描述实施方式以说明本描述的方面。如本文中使用的，术语“和/或”包括相关所列项目的一个或多个的任何和全部组合。表述例如“的至少一个(种)”、“之一”和“选自”当在要素列表之前或之后时，修饰整个要素列表且不修饰所述列表的单独要素。由于全固体二次电池具有固体电解质，因此当在正极层和固体电解质层之间和/或在负极层和固体电解质层之间的接触未被充分地保持(例如，不充分)时，电池中的电阻可增加，由此使得难以实现具有期望的或优异的电池特性的电池。为了增加或保持在负极层和固体电解质层之间的接触的目的，在全固体二次电池的制备(制造)期间可进行压制过程。在压制过程中，在包括正极层、负极层、和固体电解质层的堆(堆叠体，stack)中的未堆叠的部分处(例如，在所述堆的未与另外的层接触的区域中)可出现压力差，并且固体电解质层可由于所述压力差而具有微缺陷。在全固体二次电池的充电/放电期间，所述微缺陷可在固体电解质层中生长以变成裂纹。当锂生长通过这些裂纹(例如，沉积在这些裂纹中)时，在正极层和负极层之间可发生短路。根据实施方式的方面，全固体二次电池具有新的结构，使得在所述电池的充电/放电期间的短路可被防止或减少，且所述电池的循环特性可改善。本公开内容容许多种变化和许多实施方式，并且实例实施方式将示于附图中和更详细地描述于书面描述中。然而，这不意图将本公开内容限于特定的实践模式，并且将理解，不背离精神和技术范围的所有变化、等同物和替代物被包括在本公开内容中。本文中使用的术语仅用于描述实例实施方式，且不意图限制本公开内容。以单数使用的表述(包括术语例如“一个(种)(不定冠词)(a，an)”和“所述(该)”)包括复数的表述，除非上下文清楚地另外指明。如本文中使用的，将理解，术语例如“包括”、“具有”和“包含”意图表明本说明书中公开的特征、数字、步骤、动作、部件、部分、成分、材料、或其组合的存在，且不意图排除如下可能性：一个或多个其它特征、数字、步骤、动作、部件、部分、成分、材料、或其组合可存在或者可被添加。本文中使用的符号“/”可根据上下文被解释为“和”或“或”。此外，当描述本公开内容的实施方式时“可”的使用指的是“本公开内容的一种或多种实施方式”。在附图中，为了清楚，层和区域的厚度可被放大或减小。在整个说明书中，将理解，当一个部件例如层、膜、区域或板被称为“在”另外的部件“上”时，所述部件可直接在所述另外的部件上或者在其间可存在中间部件。当一个元件被称为“直接在”另外的元件“上”、“直接连接到”或“直接耦合到”另外的元件时，不存在中间元件。在整个说明书中，尽管如“第一”、“第二”等这样的术语可用于描述各种部件，但这样的部件不必受以上术语限制。以上术语仅用于使一个部件区别于另外的部件。颗粒的平均颗粒直径可为通过使用激光衍射粒度分布仪测量的体积换算的中值直径(D50)。下文中，根据一种或多种实施方式，将详细地描述全固体二次电池和制备所述全固体二次电池的方法。[全固体二次电池]根据实施方式，全固体二次电池包括正极层；负极层；以及设置在所述正极层和所述负极层之间的固体电解质，其中所述正极层包括正极集流体、设置在所述正极集流体上的正极活性材料层、和设置在所述正极活性材料层的至少一个侧表面上的无活性构件，并且所述负极层包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的第一负极活性材料层。当所述全固体二次电池包括设置在所述正极活性材料层的至少一个侧表面上的无活性构件时，在所述全固体二次电池的压制期间所述固体电解质层中的裂纹可被抑制或减少。因此，在所述全固体二次电池的充电和放电期间，在所述固体电解质层中的裂纹可被抑制，且所述全固体二次电池的短路可被抑制或减少。结果，所述全固体二次电池的循环特性可改善。参考图1至4，全固体二次电池1包括：正极层10；负极层20或者20a和20b；以及设置在正极层10与负极层20或者20a和20b之间的固体电解质层30或者30a和30b。如本文中使用的，术语“负极层20或者20a和20b”和类似术语表明存在一个层20，或者存在两个层20a和20b。正极层10包括正极集流体11、设置在正极集流体11上的正极活性材料层12或者12a和12b、以及设置在正极活性材料层12或者12a和12b的至少一个侧表面上的无活性构件40。负极层20或者20a和20b包括负极集流体21或者21a和21b、以及设置在负极集流体21或者21a和21b上的第一负极活性材料层22或者22a和2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.全固体二次电池，包括：/n正极层；/n负极层；以及/n在所述正极层和所述负极层之间的固体电解质层，/n其中所述正极层包括：/n正极集流体；/n在所述正极集流体上的正极活性材料层；和/n在所述正极活性材料层的至少一个侧表面上的无活性构件，和其中所述负极层包括：/n负极集流体；和/n在所述负极集流体上的第一负极活性材料层。/n

【技术特征摘要】
20191111 KR 10-2019-01436561.全固体二次电池，包括：
正极层；
负极层；以及
在所述正极层和所述负极层之间的固体电解质层，
其中所述正极层包括：
正极集流体；
在所述正极集流体上的正极活性材料层；和
在所述正极活性材料层的至少一个侧表面上的无活性构件，和其中所述负极层包括：
负极集流体；和
在所述负极集流体上的第一负极活性材料层。


2.如权利要求1所述的全固体二次电池，其中所述无活性构件围绕所述正极活性材料层的一个或多个侧表面并且接触所述固体电解质层。


3.如权利要求2所述的全固体二次电池，其中所述无活性构件延伸至所述固体电解质层的一个或多个远端。


4.如权利要求1所述的全固体二次电池，其中所述正极活性材料层的面积小于接触所述正极活性材料层的所述固体电解质层的面积，和
其中所述无活性构件围绕所述正极活性材料层的一个或多个侧表面以抵消在所述正极活性材料层和所述固体电解质层之间的面积失配。


5.如权利要求1所述的全固体二次电池，其中所述无活性构件在彼此面对的所述正极集流体和所述固体电解质层之间，或者
其中所述负极层包括在所述正极的相反的侧上的第一负极层和第二负极层，
其中所述固体电解质层包括分别在所述正极和所述第一负极层之间以及在所述正极和所述第二负极层之间的第一固体电解质层和第二固体电解质层，和
其中所述无活性构件在所述第一固体电解质层和所述第二固体电解质层之间。


6.如权利要求1所述的全固体二次电池，其中所述正极活性材料层的面积小于所述负极集流体的面积。


7.如权利要求1所述的全固体二次电池，其中所述负极集流体的面积和所述正极集流体的面积是相等的，和
所述正极集流体的面积和所述固体电解质层的面积是相等的。


8.如权利要求1所述的全固体二次电池，其中所述无活性构件包括选自锂离子绝缘体和锂离子导体的至少一种。


9.如权利要求1所述的全固体二次电池，其中所述无活性构件包括选自如下的至少一种：绝缘聚合物、离子传导聚合物、绝缘无机材料、基于氧化物的固体电解质、和基于硫化物的固体电解质。


10.如权利要求1所述的全固体二次电池，其中所述无活性构件的密度为所述正极活性材料层中的正极活性材料的密度的10％至200％。


11.如权利要求1所述的全固体二次电池，其中所述无活性构件为垫片。


12.如权利要求1所述的全固体二次电池，其中所述固体电解质层包...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玟锡，柳永均，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR