固体电池制造技术

提供一种固体电池，具有固体电池层叠体，该固体电池层叠体具备正极层、负极层、以及介于正极层与负极层之间的固体电解质，在固体电池层叠体的对置的侧面具备正极端子以及负极端子的外部端子。在该固体电池中，在正极层以及负极层中的至少一个电极层中，包含电极活性物质的端子接触端部与外部端子直接接触，该电极层中的非端子接触端部的厚度尺寸小于该电极层的中央部的厚度尺寸。极层的中央部的厚度尺寸。极层的中央部的厚度尺寸。

【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层叠型固体电池。

技术介绍

[0002]目前，可以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用于有助于充放电的离子移动的介质。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，在防止电解液漏出的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2015
‑
69842号公报
[0008]固体电池具有由正极层、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(参照专利文献1)。例如，如图9所示，在固体电池层叠体500
’
中，正极层10A以及负极层10B隔着固体电解质20层叠。正极层10A由正极子活性物质层11A以及由金属材料制成的正极子集电层30A构成，负极层10B由负极子活性物质层11B以及由金属材料制成的负极子集电层30B构成。
[0009]在固体电池层叠体500
’
中，在其对置的两个侧面上设置有外部端子。即，固体电池层叠体500
’
具有作为其侧面的，相互对置的正极侧端面500
’
A以及负极侧端面500
’
B。
[0010]正极层10A以及负极层10B分别延伸至正极侧端面500
’
A以及负极侧端面500
’
B的终端。换言之，正极层10A以及负极层10B分别与正极端子40A以及负极端子40B直接接触。更具体而言，在正极层10A以及负极层10B中，延伸至端子接触端部10A1以及10B1的子集电层30A以及30B分别与正极端子40A以及负极端子40B直接接触。
[0011]本申请专利技术人注意到在以往的固体电池中依然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。
[0012]固体电池的充放电反应可以通过离子经由固体电解质在正极活性物质～负极活性物质之间传导而产生。即，根据在电极层叠方向上彼此相邻的各电极层中的对置部分的活性物质量，该部分的充放电反应量可能发生变化。关于这一点，本申请专利技术人发现，不仅各电极层中的直接对置的部分的活性物质，该部分附近(即，大致对置的部分)的活性物质非常有助于充放电反应。
[0013]参照图9进行说明，例如，负极层10B中的端子接触端部10B1包含仅不包含活性物质的子集电层30B延伸的部分，因此充放电反应变小，体积变化也变小。
[0014]负极层10B中的另一个端部即非端子接触端部10B2，在电极层叠方向上与正极层10A的端子接触端部10A1中的仅不包含活性物质的子集电层30A延伸的部分大致对置，因此
充放电反应变小，体积变化也变小。
[0015]因此，在构成固体电池层叠体的电极层中，有时在其中央部与其端部(即，端子接触端部以及非端子接触端部)之间产生体积变化量的差异。因此，由于体积变化量产生差异的各部分间的应力，可能导致电极层的破裂和/或剥离等。
[0016]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减小充放电时在电极层产生的体积变化量的差异，由此，提供一种能够减少电极层的破裂和/或剥离等的固体电池。

技术实现思路

[0017]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。
[0018]在本专利技术中，提供一种固体电池，其具有固体电池层叠体，该固体电池层叠体具备正极层、负极层、以及介于正极层与负极层之间的固体电解质，在固体电池层叠体的对置的侧面具备正极端子以及负极端子的外部端子，在正极层以及负极层中的至少一个电极层中，包含电极活性物质的端子接触端部与外部端子直接接触，该电极层中的非端子接触端部的厚度尺寸小于中央部的厚度尺寸。
[0019]本专利技术所涉及的固体电池能够减小充放电时在电极层可能产生的体积变化量的差异，能够减少该电极层的破裂和/或剥离等。
[0020]更具体而言，在本专利技术的固体电池中，在至少一个电极层中，包含电极活性物质的端子接触端部与外部端子直接接触。由此，能够使端子接触端部中的电极活性物质有助于充放电反应，使该端子接触端部进一步膨胀收缩。另外，在本专利技术的固体电池中，至少一个电极层中的非端子接触端部的厚度尺寸小于电极层的中央部的厚度尺寸。由此，在该电极层中，能够减少与其中央部相比膨胀量或收缩量能变小的非端子接触端部的部分。
[0021]因此，能够减少在构成固体电池层叠体的电极层中中央部与端部的体积变化量的差异，能够抑制该电极层中的破裂和/或剥离等。因此，能够更好地防止固体电池的电池性能的劣化，能够提高固体电池的长期可靠性。
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的俯视图。
[0023]图2是示意性地表示负极层具有本专利技术的一个实施方式所涉及的固体电池的电极层结构的方式的剖视图。
[0024]图3的(A)～图3的(I)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电极层的端部(特别是非端子接触端部)的方式的剖视图。
[0025]图4是示意性地表示负极层具有本专利技术的另一个实施方式所涉及的固体电池的电极层结构的方式的剖视图。
[0026]图5的(A)以及图5的(B)是示意性地表示正极层以及负极层两者具有本专利技术的一个实施方式所涉及的固体电池的电极层结构的方式的剖视图。
[0027]图6的(A)～图6的(F)是示意性地例示用于形成由电极子活性物质层以及子集电层构成的电极层的工序的工序剖视图。
[0028]图7的(A)～图7的(D)是示意性地例示用于形成端部的厚度尺寸小于中央部的厚度尺寸的电极层的工序的工序剖视图。
[0029]图8的(A)以及图8的(B)是表示实施例的结果的曲线图(表示电池容量与电极层的中央部和端部的厚度比的相关关系的曲线图)。
[0030]图9是示意性地表示现有的固体电池的电极层结构的剖视图。
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”广义上是指其构成元件由固体构成的电池，狭义上是指其构成元件(特别优选为全部构成元件)由固体构成的全固体电池。在一个优选的方式中，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。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，具有固体电池层叠体，该固体电池层叠体具备正极层、负极层、以及介于该正极层与该负极层之间的固体电解质，在所述固体电池层叠体的对置的侧面具备正极端子以及负极端子的外部端子，在所述正极层以及所述负极层中的至少一个电极层中，包含电极活性物质的端子接触端部与所述外部端子直接接触，所述电极层中的非端子接触端部的厚度尺寸小于该电极层的中央部的厚度尺寸。2.根据权利要求1所述的固体电池，其中，在所述固体电池的剖视图中，所述电极层中的所述非端子接触端部的厚度尺寸朝向该电极层的边缘逐渐变小。3.根据权利要求1或2所述的固体电池，其中，在所述固体电池的剖视图中，所述电极层的所述非端子接触端部具有从电极层叠方向上的两侧朝向该非端子接触端部的所述电极层的边缘而前端变细的形状。4.根据权利要求1至3中任一项所述的固体电池，其中，在所述电极层中，所述非端子接触端部的厚度尺寸相对于该电极层的中央部的厚度尺寸的比，在距离该非端子接触端部的所述电极层的边缘100μm的位置为0.5以上且0.95以下，在距离该电极层的边缘10μm的位置为0.05以上且0.5以下。5.根据权利要求1至4中任一项所述的固体电池，其中，所述电极层中的所述端子接触端部的厚度尺寸小于该电极层...

【专利技术属性】
技术研发人员：船田裕佑，清水圭辅，熊谷洁，中野广一，岩根伸之，椎名澄人，高原克典，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：