固体电池制造技术

提供一种固体电池，具备具有正极层、负极层以及介于它们之间的固体电解质的固体电池层叠体。在本发明专利技术的固体电池中，正极层以及负极层的电极层分别包含活性物质，在电极层中成为固体电池层叠体的最外层的最外电极层相对于比该最外层靠内侧的非最外电极层具有不同的活性物质量。的活性物质量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固体电池


[0001]本专利技术涉及一种固体电池。更具体而言，本专利技术涉及一种构成电池构成单元的各层层叠而构成的层叠型固体电池。

技术介绍

[0002]一直以来，能够反复充放电的二次电池被用于各种用途。例如，二次电池被用作智能手机以及笔记本电脑等电子设备的电源。
[0003]在二次电池中，一般使用液体电解质作为有助于充放电的用于离子移动的介质。即，所谓的电解液被用于二次电池。然而，在这样的二次电池中，在防止电解液漏出方面一般要求安全性。另外，由于用于电解液的有机溶剂等是可燃性物质，因此在这一点上也要求安全性。
[0004]因此，对使用了固体电解质来代替电解液的固体电池进行了研究。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开2009
‑
181905号公报
[0008]专利文献2：日本专利2017
‑
183052号公报
[0009]专利文献3：日本特开2011
‑
198692号公报
[0010]专利文献4：国际公开(WO)2008/099508号公报
[0011]固体电池具备由正极层、负极层以及它们之间的固体电解质构成的固体电池层叠体(参照上述的专利文献1～4)。在固体电池层叠体中，例如如上述的专利文献1～3所公开的那样，正极层以及负极层的电极大多具备集电层/集电体(以下，也简称为“集电层”)。另一方面，在这样的固体电池层叠体中，也考虑了不具备集电层的“无集电”的固体电池(上述的专利文献4)。
[0012]本申请专利技术人注意到在无集电的固体电池中存在需要克服的问题，并且发现有必要采取相应的措施。具体而言，本申请专利技术人发现存在以下的问题。
[0013]在正极层以及负极层的电极具备集电层的固体电池中，虽然集电层由于电导电体而具有导电特性，但具有离子不通过的特性。因此，如果没有集电层，则无法进行离子性的绝缘，可能存在固体电池中的充放电反应失去平衡的情况。本申请专利技术人等发现，在固体电池的充放电反应中，锂离子经由固体电解质在正极～负极间往来，但无集电的固体电池在这种充放电反应方面有时不适合。
[0014]本专利技术是鉴于上述问题而完成的。即，本专利技术的主要目的在于提供一种在充放电反应方面更适合的无集电的固体电池。

技术实现思路

[0015]本申请专利技术人试图通过在新的方向上采取措施来解决上述问题，而不是在现有技术上延伸扩展。其结果为，完成了可以实现上述主要目的的固体电池的专利技术。
[0016]在本专利技术中，提供一种固体电池，
[0017]具备具有正极层、负极层以及介于这些电极之间的固体电解质的固体电池层叠体，
[0018]正极层以及负极层的电极层分别包含活性物质，
[0019]在电极层中成为固体电池层叠体的最外层的最外电极层相对于比该最外层靠内侧的非最外电极层具有不同的活性物质量。
[0020]本专利技术所涉及的固体电池在充放电反应方面成为更适合的无集电的固体电池。
[0021]更具体而言，在本专利技术的固体电池中，在最外电极层与非最外部电极层之间充放电深度的平衡提高。其结果为，在放电时容易得到规定的电压，能够以目标能量密度进行放电。
附图说明
[0022]图1是示意性地表示本专利技术的一个实施方式所涉及的固体电池(特别是固体电池层叠体)的剖视图。
[0023]图2是示意性地表示本专利技术的一个实施方式所涉及的固体电池(特别是区别表示正极以及负极的固体电池层叠体)的剖视图。
[0024]图3是示意性地表示本专利技术的一个实施方式所涉及的固体电池的剖视图。
[0025]图4(A)～(D)是作为图案层设置的最外电极层的示意性俯视图。
[0026]图5(A)～(D)是作为图案层设置的最外电极层的示意性俯视图。
[0027]图6(A)以及(B)是作为图案层设置的最外电极层的示意性俯视图。
[0028]图7表示具有最外电极层成为多孔结构的方式的固体电池层叠体的示意性剖视图。
[0029]图8表示具有最外电极层的各厚度为非恒定的方式(具有相对的厚壁部分以及相对的薄壁部分的方式)的固体电池层叠体的示意性剖视图。
[0030]图9表示具有最外电极层的各厚度为非恒定的方式(厚度尺寸周期性地变动的方式)的固体电池层叠体的示意性剖视图。
具体实施方式
[0031]以下，对本专利技术的“固体电池”详细进行说明。虽然根据需要参照附图进行说明，但图示的内容仅是为了理解本专利技术而示意性且例示性地表示的，外观、尺寸比等可能与实物不同。
[0032]本专利技术中所说的“固体电池”广义上是指其构成要素由固体构成的电池，狭义上是指其电池构成要素(特别优选为全部构成要素)由固体构成的全固体电池。在一个优选方式中，本专利技术中的固体电池是构成为形成电池构成单元的各层相互层叠的层叠型固体电池，优选为这样的各层由烧结体构成。需要说明的是，“固体电池”不仅包含能够反复充电以及放电的所谓的“二次电池”，还包含仅能够放电的“一次电池”。在本专利技术的一个优选方式中，“固体电池”是二次电池。“二次电池”并不过分拘泥于该名称，例如也可以包含蓄电设备等。
[0033]本说明书中所说的“俯视”是指，沿着基于构成固体电池的各层的层叠方向的厚度方向从上侧或下侧观察对象物的情况下的形态。另外，本说明书中所说的“剖视”是指，从与
基于构成固体电池的各层的层叠方向的厚度方向大致垂直的方向观察的情况下的形态(简而言之，沿着与厚度方向平行的面切开的情况下的形态)。在本说明书中直接或间接使用的“上下方向”以及“左右方向”分别相当于图中的上下方向以及左右方向。除非另有说明，相同的符号或记号表示相同的部件/部位或相同的含义。在一个优选方式中，能够理解为，铅垂方向朝下(即，重力作用的方向)相当于“下方向”，其相反方向相当于“上方向”。
[0034]除非另有说明，本说明书中提及的各种数值范围旨在包含下限以及上限的数值本身。即，以1～10这一数值范围为例，除非另有说明可以理解为包含下限值“1”，并且也包含上限值“10”。
[0035][固体电池的基本结构][0036]固体电池至少具备正极/负极的电极层和固体电解质。具体而言，固体电池具备包含电池构成单元的固体电池层叠体，所述电池构成单元由正极层、负极层以及介于它们之间的固体电解质构成。
[0037]在固体电池中，构成其的各层可以通过烧成而形成，正极层、负极层以及固体电解质等形成烧结层。优选为，正极层、负极层以及固体电解质分别相互一体烧成，因此固体电池层叠体形成一体烧结体。
[0038]正极层是至少包含正极活性物质而构成的电极层。正极层可以进一步包含固体电解质而构成。例如，正极层由至少包含正极活性物质粒子和固体电解质粒子的烧结体构成。在优选的一个方式中，正极层由实质上仅包含正极活性物质粒子以及固体电解质粒子的烧结体构成。另一方面，负极层是至少包含负极活性物质而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种固体电池，具备具有正极层、负极层以及介于该正极层与该负极层之间的固体电解质的固体电池层叠体，所述正极层以及所述负极层的电极层分别包含活性物质，在所述电极层中成为所述固体电池层叠体的最外层的最外电极层相对于比该最外层靠内侧的非最外电极层具有不同的活性物质量。2.根据权利要求1所述的固体电池，其中，所述正极层以及所述负极层的电极层分别仅包含所述活性物质以及固体电解质。3.根据权利要求1或2所述的固体电池，其中，所述固体电池层叠体具有无集电层结构。4.根据权利要求1至3中任一项所述的固体电池，其中，所述最外电极层的活性物质量为所述非最外电极层的活性物质量的一半。5.根据权利要求1至4中任一项所述的固体电池，其中，所述最外电极层的厚度为所述非最外电极层的厚度的一半。6.根据权利要求5所述的固体电池，其中，所述正极层的所述最外电极层的厚度为成为所述非最外电极层的全部该正极层的各厚度的一半，另外，所述负极层的所述最外电极层的厚度为成为所述非最外电极层的全部该负极层的各厚度的一半。7.根据权利要求1至4中任一项所述的固体电池，其中，所述最外电极层具有不存在活性物质的非活性物质区域，使得在俯视观察时形成贯通部。8.根据权利要求7所述的固体电池，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂东贤一，吉冈充，近川修，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：