电池以及电池的制造方法技术

本公开的电池，具备第一电极、第二电极和配置于所述第一电极与所述第二电极之间的固体电解质层，所述固体电解质层至少包含固体电解质和碳原子，并且包含碳偏集层，所述碳偏集层中的所述碳原子的浓度比所述固体电解质层的将所述碳偏集层除外的区域中的所述碳原子的浓度高。的浓度高。的浓度高。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池以及电池的制造方法


[0001]本公开涉及电池以及电池的制造方法。

技术介绍

[0002]在专利文献1和2中均记载了一种在固体电解质层中具备含有碳的层的全固体电池。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开2006
‑
128014号公报
[0006]专利文献2：日本特开2011
‑
086554号公报

技术实现思路

[0007]在现有技术中，期望获得具有高可靠性的电池。
[0008]本公开的一个方式涉及的电池，具备第一电极、第二电极和配置于所述第一电极与所述第二电极之间的固体电解质层，所述固体电解质层至少包含固体电解质和碳原子，并且包含碳偏集层，所述碳偏集层中的所述碳原子的浓度比所述固体电解质层的将所述碳偏集层除外的区域中的所述碳原子的浓度高。
[0009]根据本公开的一个方式，能够实现例如能降低短路风险的具有高可靠性的电池。
附图说明
[0010]图1是作为实施方式1中的电池的一例的全固体电池的示意截面图。
[0011]图2是实施方式2中的电池的制造方法的第一例的流程图。
[0012]图3是实施方式2中的电池的制造方法的第二例的流程图。
[0013]图4A表示在实施例中制作的电池的截面的扫描型电子显微镜(SEM)图像和碳映射分析结果。
[0014]图4B表示在实施例中制作的电池的截面的SEM图像和碳映射分析结果。
[0015]图5A表示在实施例中制作的电池的截面的碳映射分析结果和将碳映射强度数值化了的图。
[0016]图5B表示在实施例中制作的电池的截面的碳映射分析结果和将碳映射强度数值化了的图。
具体实施方式
[0017](成为本公开的基础的见解)
[0018]出于从大面积化以及连续和大量生产性的观点来看较有利这一原因，对将涂敷工艺应用于全固体电池的制造进行了研究。在涂敷工艺中，首先，使粉末分散于溶剂来制作浆料。接着，使用该浆料，利用丝网印刷或模涂等方法在基材上形成涂膜。利用例如在干燥炉
中的加热等热工艺使所得到的涂膜中的溶剂挥发。由此得到干燥膜。一般地，为了得到具有适合于涂敷工艺的某种程度的粘性的浆料，另外，为了确保干燥膜的强度以及该干燥膜与基材的粘接性等，在制作浆料时向浆料中添加粘合剂。
[0019]可以认为粘合剂对于全固体电池的电池特性而言并不是必不可缺的物质。但是，在使用涂敷工艺进行成膜的情况下是必需的物质。在使用涂敷工艺的情况下，使粉末分散于溶剂中来制作浆料，并涂敷该浆料。为了兼备良好的涂敷性和膜质，使浆料保持一定的粘度是重要的。为了使浆料保持粘度，使用分散工艺来使浆料中也含有粘合剂。此时，通过控制分散工艺，能够使粘合剂与粉体一起均匀地分散于浆料中。因此，通过分散工艺的控制，也能控制浆料中的粘合剂的含量并将其限于最小限度。
[0020]例如，在通过涂敷工艺制作全固体电池的固体电解质层的情况下，制作使固体电解质的粉末分散于溶剂中而成的固体电解质浆料。使用该固体电解质浆料，通过涂敷工艺在作为基材的电极(即正极和负极)上形成涂膜。电极例如可以由集电体和配置于该集电体上的电极层(即正极层以及负极层)构成。电极层也可通过涂敷工艺来制作。为了提高电池性能，通过涂敷工艺得到的电极层的干燥膜可以在涂敷固体电解质浆料之前被压制。
[0021]在浆料的状态下，固体电解质层中所含有的粘合剂与固体电解质粒子一起均匀地分散在溶剂中。在通过使涂敷于电极层上的浆料的涂膜干燥而得到的干燥膜的状态下，粘合剂存在于固体电解质粒子间而使粒子彼此粘接，从而确保了作为膜的强度。再者，固体电解质层中所含有的粘合剂通常为有机粘合剂。因此，在通过涂敷工艺制作的固体电解质层中通常包含来源于构成粘合剂的有机化合物的碳原子。
[0022]利用涂敷工艺在正极上以及负极上分别形成固体电解质层后，使正极上的固体电解质层与负极上的固体电解质层互相相对而重叠，将所得到的层叠体在层叠方向上进行压制。由此，正极上的固体电解质层和负极上的固体电解质层被接合从而制作出全固体电池。此时，形成接合界面的是形成于正极层上的固体电解质层的表面和形成于负极层上的固体电解质层的表面。通过压制，固体电解质层的填充率提高从而致密化，但同时变得硬且脆。因此，在有压制时的回弹和/或来自外部的冲击的情况下，有可能固体电解质层产生裂纹等从而固体电解质层的一部分崩落。若固体电解质层的一部分欠缺、固体电解质层产生裂纹等等，则将正极和负极之间绝缘的功能降低从而有可能短路。
[0023]在通过涂敷工艺来制作全固体电池的固体电解质层的情况下，如上述那样，固体电解质层为了与电极接合、为了由固体电解质层彼此进行接合、和/或为了提高填充率而有时被加压。被加压了的固体电解质层，填充率提高，但有时变硬变脆。固体电解质层担负将正极与负极绝缘的功能。因此，在因加压而在固体电解质层内产生裂纹、在固体电解质层的端部产生欠缺等等的情况下，短路风险增大。因此，确保固体电解质层的接合部的强度成为课题。
[0024]本专利技术人针对上述的课题进行了深入研究。由此，本专利技术人新发现：在固体电解质层的接合界面的附近存在由粘合剂强化了粉体彼此的粘接力的层的情况下，即使在通过加压而使固体电解质层致密化后，膜强度也被维持得高，能够使短路风险降低。
[0025]再者，如果是在接合界面形成由粘合剂强化了的层，则也可想到将包含粘合剂的浆料作为另外的层涂敷于固体电解质层上从而使用其作为粘接层。但是，在利用这样的方法制作的情况下，可以认为包含粘合剂的层成为通过粘合剂的成分均匀地互相连结而形成
的层。即可以认为：通过粘合剂的成分均匀地互相连结从而在固体电解质层内形成二维地扩展的连续的含碳层。再者，该含碳层中的碳原子是来源于构成粘合剂的有机化合物的碳原子。这样的含碳层对于离子(例如锂离子)的传导来说成为阻力，因此引起电池特性的降低。另外，在将包含粘合剂的浆料作为另外的层涂敷于固体电解质层上的情况下，粘合剂的分布仅在形成于电极层上的固体电解质层的最表面。因此推定强度的提高仅限于固体电解质层的接合界面。
[0026]本专利技术人进一步反复进行深入研究的结果，成功地在将固体电解质层涂敷于电极层上之后的干燥工序中使粘合剂偏集于固体电解质层的表面。具体而言，通过利用干燥中的固体电解质层的厚度方向的对流，使粘合剂偏集于固体电解质层的表面。知道了通过热板加热和远红外线加热等各种加热方法、真空干燥的并用、以及干燥时间和升温速率等的条件变更，能够使固体电解质层的厚度方向的对流状况变化，使粘合剂偏集于表面附近。
[0027]粘合剂的偏集状态，例如能够通过利用切刀等将接合压制后的全固体电池切断，用截面抛光仪(CP)等磨削切断面，并利用电子射线显微分析仪(EPMA)实施固体电解质层截面的碳映射分析来确认。使用上述的在干燥工序中使粘合剂偏集于固体电解质层的表面的方法制作出的在固体电解质层中的粘合剂的偏集状态，例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电池，具备：第一电极；第二电极；和配置于所述第一电极与所述第二电极之间的固体电解质层，所述固体电解质层至少包含固体电解质和碳原子，并且包含碳偏集层，所述碳偏集层中的所述碳原子的浓度比所述固体电解质层的将所述碳偏集层除外的区域中的所述碳原子的浓度高。2.根据权利要求1所述的电池，所述碳偏集层由所述固体电解质层中的、所述碳原子偏集的多个偏集部二维地集合的区域构成。3.根据权利要求1或2所述的电池，所述碳偏集层不与所述第一电极和所述第二电极接触。4.根据权利要求1～3的任一项所述的电池，所述碳偏集层在所述固体电解质层的侧面露出。5.根据权利要求1～4的任一项所述的电池，所述碳偏集层的厚度为10μm以上且50μm以下。6.根据权利要求1～5的任一项所述的电池，所述第一电极包含第一电极层，所述第一电极层包含第一电极活性物质，所述第二电极包含第二电极层，所述第二电极层包含第二电极活性物质，所述碳偏集层的厚度为所述第一电极层与所述第二电极层之间的距离的0.1倍以上且0.5倍以下。7.根据权利要求1～6的任一项所述的电池，所述碳偏集层中的所述碳原子的所述浓度为所述固体电解质层的将所述碳偏集层除外的所述区域中的所述碳原子的所述浓度的1.5倍以上且10倍以下。8.根据权利要求7所述的电池，所述碳偏集层中的所述碳原子的所述浓度为所述固体电解质层的将所述碳偏集层除外的所述区域中的所述碳原子的所述浓度的2倍以上且5倍以下。9.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：森冈一裕，河濑觉，
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：