电极层和全固体电池制造技术

正极层(10)是全固体电池中使用的正极层(10)，具有正极集电体(6)；至少包含导电剂，且在正极集电体(6)上形成的正极接合层(4)；以及至少包含由多个粒子形成的正极活性物质(2)、具有离子传导性的固体电解质(1)、和多条导电性纤维(3)，且在正极接合层(4)上形成的正极合剂层(11)。多条导电性纤维(3)包含按照连接相邻的正极活性物质(2)的粒子的方式配置的导电性纤维(3)。正极合剂层(11)中包含的粘结剂的浓度为100ppm以下，且正极合剂层(11)中包含的溶剂的浓度为50ppm以下。溶剂的浓度为50ppm以下。溶剂的浓度为50ppm以下。

【技术实现步骤摘要】
电极层和全固体电池


[0001]本专利技术涉及全固体电池中使用的电极层和全固体电池。

技术介绍

[0002]近年来，由于电脑、手机等电子设备的轻量化、无线化等，需要开发能够反复使用的二次电池。作为二次电池，有镍镉电池、镍氢电池、铅蓄电池、锂离子电池等。这些之中，锂离子电池具有轻量、高电压、高能量密度的特征，因此备受关注。
[0003]在电动汽车或混合动力汽车这样的汽车领域中，高电池容量的二次电池的开发也受到重视，锂离子电池的需要有增加的倾向。
[0004]锂离子电池由正极层、负极层以及配置于它们之间的电解质构成，电解质中，使用例如使六氟磷酸锂等支持电解质溶解于有机溶剂的电解液或固体电解质。现在，广泛普及的锂离子电池使用包含有机溶剂的电解液，因此是可燃性的。所以，需要用于确保锂离子电池的安全性的材料、结构和系统。与此相对，期待通过使用不燃性固体电解质作为电解质，能够简化上述材料、结构和系统，认为能够实现增加能量密度、降低制造成本和提高生产率。以下，将使用固体电解质的电池称为“全固体电池”。
[0005]固体电解质大致能够分为有机固体电解质和无机固体电解质。一般来说，对于固体电解质层中使用的固体电解质、和为了与活性物质一起构成正极层或负极层而使用的固体电解质而言，常温(例如25℃)下的离子电导率高的无机固体电解质是主流。作为无机固体电解质，可以举出例如氧化物系固体电解质、硫化物系固体电解质、卤化物系固体电解质。这些无机固体电解质在25℃下的离子电导率为例如10
‑4～10
‑2S/cm左右。专利文献1公开了一种在固体电解质层、正极层和负极层中使用了无机固体电解质的全固体电池。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开2020
‑
109747号公报

技术实现思路

[0009]本专利技术的一个方案涉及的电极层是全固体电池中使用的电极层，具有：电极集电体；至少包含导电剂，且在上述电极集电体上形成的电极接合层；和至少包含由多个粒子形成的电极活性物质、具有离子传导性的固体电解质、和多条导电性纤维，且在上述电极接合层上形成的电极合剂层，上述多条导电性纤维包含按照连接相邻的上述电极活性物质的粒子的方式配置的第1导电性纤维，上述电极合剂层中包含的粘结剂的浓度为100ppm以下，且上述电极合剂层中包含的溶剂的浓度为50ppm以下。
附图说明
[0010]图1是实施方式中的全固体电池的示意性截面图。
[0011]图2是表示实施方式中的正极层的截面的示意图。
[0012]图3是表示实施方式中的正极接合层与正极合剂层的界面附近的截面的示意图。
[0013]附图标记说明
[0014]1 固体电解质
[0015]2 正极活性物质
[0016]3 导电性纤维
[0017]4 正极接合层
[0018]5 负极接合层
[0019]6 正极集电体
[0020]7 负极集电体
[0021]10 正极层
[0022]11 正极合剂层
[0023]20 负极层
[0024]21 负极合剂层
[0025]30 固体电解质层
[0026]100 全固体电池
具体实施方式
[0027]正极层等电极层是不使用用于材料的接合的粘结剂的结构，因此，阻碍电池工作的绝缘材料即粘结剂被去除，从而能够提高全固体电池的电池容量。例如，专利文献1中公开的全固体电池为了电池特性提高而具备不含粘结剂的正极层和负极层等电极层。不含粘结剂的电极层中，例如，固体电解质作为粘结剂发挥功能，一定程度上保持了电极层的强度，但为了电池的可靠性提高等，要求进一步提高强度。另外，在为了进一步提高电池容量而减少作为粘结剂发挥功能的固体电解质的量的情况下，也需要确保电极层的强度。
[0028]因此，本专利技术提供能够兼顾全固体电池的高容量化和电极层的强度保持的电极层等。
[0029](本专利技术的概要)
[0030]本专利技术的一个方案的概要如下。
[0031]本专利技术的一个方案中的电极层是全固体电池中使用的电极层，具有：电极集电体；至少包含导电剂，且在上述电极集电体上形成的电极接合层；和至少包含由多个粒子形成的电极活性物质、具有离子传导性的固体电解质、和多条导电性纤维，且在上述电极接合层上形成的电极合剂层，上述多条导电性纤维包含按照连接相邻的上述电极活性物质的粒子的方式配置的第1导电性纤维，上述电极合剂层中包含的粘结剂的浓度为100ppm以下，且上述电极合剂层中包含的溶剂的浓度为50ppm以下。
[0032]由此，电极合剂层实质上不含粘结剂和溶剂，因而电池容量提高。另外，细长的第1导电性纤维通过按照连接相邻的电极活性物质的粒子的方式配置，而与相邻的电极活性物质的粒子缠绕，电极合剂层的强度提高。因此，实质上不含用于接合电极合剂层的材料的粘结剂的电极合剂层的强度得到保持。另外，多条导电性纤维具有导电性，因此不阻碍电极合剂层中的电子传导。因此，根据本方案涉及的电极层，能够兼顾全固体电池的高容量化和电极层的强度保持。
[0033]另外，例如，上述第1导电性纤维可以穿过相邻的上述电极活性物质的粒子之间的上述固体电解质中。
[0034]由此，第1导电性纤维还与电极活性物质的粒子之间的固体电解质缠绕而连接电极活性物质的粒子，由此能够提高电极合剂层的强度。
[0035]另外，例如，上述电极层可以是正极层或负极层。
[0036]由此，可以实现能够兼顾全固体电池的高容量化和强度保持的正极层或负极层。
[0037]另外，例如，上述多条导电性纤维可以包含纤维直径为30nm以下、且纤维长相对于纤维直径为300倍以上的导电性纤维。
[0038]由此，多条导电性纤维容易与电极合剂层的材料缠绕，能够有效地提高电极合剂层的强度。
[0039]另外，例如，上述多条导电性纤维可以包含：位于上述电极接合层与上述电极合剂层的界面、连接上述电极接合层与上述电极活性物质的第2导电性纤维、和位于上述电极接合层与上述电极合剂层的界面、连接上述电极接合层与上述固体电解质的第3导电性纤维。
[0040]由此，第2导电性纤维和第3导电性纤维分别通过按照连接电极合剂层的材料与电极接合层的材料的方式配置，从而与电极合剂层的材料和电极接合层的材料缠绕，增强电极接合层与电极合剂层的接合。因此，电极接合层与电极合剂层的界面的接合强度提高。
[0041]另外，例如，上述多条导电性纤维在上述电极合剂层中的含量相对于上述电极合剂层的总重量可以为1wt％以下。
[0042]由此，利用不具有离子传导性的多条导电性纤维来抑制电极合剂层中的离子电导率降低，能够抑制电池容量的降低。
[0043]另外，本专利技术的一个方案涉及的全固体电池具备上述电极层。
[0044]像这样，由于全固体电池具备上述电极层，可以实现能够兼顾全本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电极层，其是全固体电池中使用的电极层，具有：电极集电体；电极接合层，所述电极接合层在所述电极集电体上形成，至少包含导电剂；电极合剂层，所述电极合剂层在所述电极接合层上形成，至少包含由多个粒子形成的电极活性物质、具有离子传导性的固体电解质、和多条导电性纤维，所述多条导电性纤维包含连接相邻的所述电极活性物质的粒子的第1导电性纤维，所述电极合剂层中包含的粘结剂的浓度为100ppm以下，且所述电极合剂层中包含的溶剂的浓度为50ppm以下。2.根据权利要求1所述的电极层，其中，所述第1导电性纤维穿过相邻的所述电极活性物质的粒子之间的所述固体电解质中。3.根据权利要求1或2所述的电极层，其中，所述电极层为正极层或负极层。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：小岛俊之，土田修三，堀川晃宏，
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：