全固体电池制造技术

本发明专利技术提供抑制体积膨胀收缩引起的裂纹且循环特性优异的全固体电池。本发明专利技术的全固体电池为层叠体，该层叠体包括电池要素，该电池要素中，由正极集电体层和正极活性物质层构成的正极层以及由负极集电体层和负极活性物质层构成的负极层以夹持固体电解质层的方式分别形成于上述固体电解质层的两个主面，上述正极层和上述负极层各自的至少一端包括在层叠体的一侧面延伸出的一端和未延伸出的区域，在未延伸出的区域的外周部，在与正极层或负极层同一平面上分别形成有边缘层，至少在未延伸到上述层叠体的端面的正极层或负极层的一端包括邻接的空隙。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】全固体电池
本专利技术涉及全固体电池。本申请基于2018年12月25日在日本提出的日本特愿2018－240461号主张优先权，并将其内容引用于此。
技术介绍
近年来，电子技术的发展令人瞩目，并实现便携式电子设备的小型轻质化、薄型化、多功能化。随之，相对于成为电子设备的电源的电池，强烈期望小型轻质化、薄型化、可靠性的提高。目前，被广泛使用的锂离子二次电池中，作为用于使离子移动的介质，目前一直使用着有机溶剂等电解质(电解液)。但是，上述结构的电池中，存在电解液漏出之类的危险性。另外，电解液中使用的有机溶剂等为可燃性物质，因此，需要安全性更高的电池。因此，作为用于提高电池的安全性的一个对策，提出了将固体电解质用作电解质来代替电解液。另外，使用固体电解质作为电解质，并且其他的构成要素也由固体构成的全固体电池的开发不断发展。例如，在日本特开2007－5279号公报(以下，专利文献1)中提出了一种全固体锂二次电池，其通过使用不燃性的固体电解质而由固体构成所有的构成要素。公开了该全固体锂二次电池包含活性物质层和通过烧结被接合于活性物质层的固体电解质层，上述活性物质层包含可释放和吸藏锂离子的结晶性的第一物质，上述固体电解质层包含具有锂离子传导性的结晶性的第二物质。另外，记载了上述固体电解质层的填充率优选超过70％。另一方面，在日本特开2007－294429号公报(以下，专利文献2)中记载了一种锂离子传导性固体电解质，其通过烧制包含无机粉体的成型体而成，气孔率为10vol％以下。如专利文献1和专利文献2所记载，通常优选构成全固体电池的固体电解质是致密的。但是，在本专利技术人的精心研究中发现，将固体电解质层进行了致密化的全固体电池中，由于在制造全固体电池时的烧制时，或在全固体电池的充放电时产生的电极层的体积膨胀收缩，内部应力集中于固体电解质层，有时产生裂纹。其结果可知，内部电阻增大，循环特性变差。对于这样的技术问题，国际公开第2013/175993号公报(以下，专利文献3)记载了一种固体电解质层，在固体电解质层的接近电极层的区域形成空隙率较低的部分，在远离电极层的区域形成空隙率较高的部分。但是，在本专利技术人的精心研究中发现，如专利文献3，在固体电解质层中形成空孔率较高的部分和空孔率较低的部分时，固体电解质层的内部电阻反而增大，得不到充分的循环特性。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2007－5279号公报专利文献2：日本特开2007－294429号公报专利文献3：国际公开第2013/175993号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题本专利技术是为了解决上述技术问题而完成的专利技术，提供循环特性优异的全固体电池。用于解决技术问题的技术方案本专利技术提供一种全固体电池，其包括层叠体、正极外部电极和负极外部电极，上述层叠体包括电池要素，该电池要素在固体电解质层的一个主面或两个主面形成有由正极集电体层和正极活性物质层构成的正极层以及由负极集电体层和负极活性物质层构成的负极层，上述正极层和上述负极层分别包括在上述层叠体的侧面延伸出的一端和在上述层叠体的侧面未延伸出的区域，并且经由各自的上述延伸出的一端分别与上述正极外部电极和上述负极外部电极连接，上述全固体电池包括至少与上述未延伸出的区域邻接的空隙。更优选上述空隙与上述正极集电体层和上述负极集电体层中的至少一方邻接。另外，优选上述层叠体包括形成于与上述正极层和上述负极层同一平面上的边缘层，上述空隙至少形成于上述边缘层的一部分。还优选在上述层叠体的与层叠方向同一方向且与上述延伸出的一端平行的截面上，将上述空隙的平均截面积设为Sx，将上述正极集电体层的平均截面积或上述负极集电体层的平均截面积设为Sy时，Sx/Sy满足0.0001～0.02。还优选Sx/Sy满足0.0006～0.008。专利技术效果根据本专利技术，能够缓和体积膨胀引起的应力负荷，其结果，能够提供循环特性优异的全固体电池。附图说明图1是表示本专利技术的第一实施方式的全固体电池的结构的与第三侧面23平行的截面图。图2是表示本专利技术的第一实施方式的全固体电池的结构的与第一侧面21平行的截面图。图3是表示本专利技术的第二实施方式的全固体电池的结构的与第三侧面23平行的截面图。图4是表示本专利技术的第三实施方式的全固体电池的结构的与第三侧面23平行的截面图。图5是表示本专利技术的第四实施方式的全固体电池的结构的与第三侧面23平行的截面图。图6是实施例5的全固体电池的截面FE－SEM照片。图7是比较例1的全固体电池的截面FE－SEM照片。具体实施方式以下，适当参照附图详细地说明本专利技术的全固体电池。以下的说明中使用的附图为了容易理解本专利技术的特征，方便起见，有时将成为特征的部分放大表示。因此，附图中记载的各构成要素的尺寸比率等有时与实际不同。以下的说明中示例的材料、尺寸等为一例，本专利技术不限定于这些，能够在不变更其主旨的范围内适当变更并实施。[第一实施方式]首先，对本专利技术的第一实施方式的全固体电池进行说明。如图1和图2所示，全固体电池1包括将正极层30和负极层40经由固体电解质层50层叠而成的层叠体20。在固体电解质层50的一个主面或两个主面形成有正极层30和负极层40的电池要素构成层叠体20的至少一部分。正极层30具有正极集电体层31和正极活性物质层32。负极层40具有负极集电体层41和负极活性物质层42。在正极层30和负极层40的同一平面上形成有边缘层80。层叠体20为六面体，具有作为相对于层叠方向平行的面而形成的4个侧面(第一侧面21、第二侧面22、第三侧面23、第四侧面24)和作为与层叠方向正交的面而形成的上表面25和下表面26。在第一侧面21上露出正极集电体层，在第二侧面22上露出负极集电体层。第三侧面23是将上表面25设为上且从第一侧面21侧看时为右侧的侧面，第四侧面24是将上表面25设为上且从第一侧面21侧看时为左侧的侧面。另外，第一侧面21和第二侧面22相对，第三侧面23和第四侧面24相对。此外，作为以后的说明书中的说明，有时将正极活性物质和负极活性物质的任一方或双方统称为活性物质，将正极活性物质层32和负极活性物质层42的任一方或双方统称为活性物质层，将正极集电体层31和负极集电体层41的任一方或双方统称为集电体层，将正极层30和负极层40的任一方或双方统称为电极层。如图1和图2所示，正极层30从上表面25看时形成为大致矩形，分别包含4个一端。4个一端由分别相对的第1一端301和第2一端302、以及同样分别相对的第3一端303和第4一端304构成。其中，第1一端301在层叠体20的第一侧面21露出(延伸出)。另外，第2一端302、第3一端303、第4一端304在层叠体20的侧面未露出(未延伸出)，相对于层叠体20的第二侧面22、第三侧面23、第四侧面24分别大致平行地形成。此外，在本实施方式中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全固体电池，其特征在于：/n其包括层叠体、正极外部电极和负极外部电极，/n所述层叠体包括电池要素，该电池要素在固体电解质层的一个主面或两个主面形成有由正极集电体层和正极活性物质层构成的正极层以及由负极集电体层和负极活性物质层构成的负极层，/n所述正极层和所述负极层分别包括在所述层叠体的侧面延伸出的一端和在所述层叠体的侧面未延伸出的区域，并且经由各自的所述延伸出的一端分别与所述正极外部电极和所述负极外部电极连接，/n所述全固体电池包括至少与所述未延伸出的区域邻接的空隙。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181225 JP 2018-2404611.一种全固体电池，其特征在于：
其包括层叠体、正极外部电极和负极外部电极，
所述层叠体包括电池要素，该电池要素在固体电解质层的一个主面或两个主面形成有由正极集电体层和正极活性物质层构成的正极层以及由负极集电体层和负极活性物质层构成的负极层，
所述正极层和所述负极层分别包括在所述层叠体的侧面延伸出的一端和在所述层叠体的侧面未延伸出的区域，并且经由各自的所述延伸出的一端分别与所述正极外部电极和所述负极外部电极连接，
所述全固体电池包括至少与所述未延伸出的区域邻接的空隙。


2.如权利要求1所述的全固体电池，其特征在于：
所...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中一正，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP