全固态电池制造技术

一种全固态电池，包括：柱状的电池单元，具有沿第一方向延伸的中心轴，其中，正极活性材料、正极支撑件、固体电解质层、负极活性材料和负极支撑件从所述电池单元的中心起依次堆叠；多个连接构件，设置在所述电池单元的在第三方向上的两个表面上；负极端子，连接到所述连接构件；以及正极端子，连接到所述连接构件。所述全固态电池包括设置在所述电池单元的所述第三方向上并沿所述第一方向设置的槽部，并且所述全固态电池包括至少两个电池单元。述全固态电池包括至少两个电池单元。述全固态电池包括至少两个电池单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】全固态电池


[0001]本公开涉及一种全固态电池。

技术介绍

[0002]最近，使用电作为能源的装置已经增加。随着使用电作为能源的装置(例如智能手机、摄像机、笔记本电脑、电动汽车等)的应用的扩展，对使用电化学元件的蓄电装置的关注正在增加。在各种电化学元件中，可充电和放电、具有高工作电压和高能量密度的锂二次电池已经成为关注的焦点。
[0003]锂二次电池可通过如下方式来制造：将能够嵌入和脱嵌锂离子的材料应用于正极和负极，并在正极和负极之间注入液体电解质，并且可通过锂二次电池在负极和正极内嵌入和脱嵌锂离子的还原反应或氧化反应来产生或消耗电力。这样的锂二次电池在电池的工作电压范围内应该是基本稳定的，并且应该具有能够以足够高的速率传输离子的性能。
[0004]当在锂二次电池中使用液体电解质(诸如非水电解质)时，可有利于提高放电容量和能量密度。然而，可能难以实现高电压锂二次电池，并且可能产生诸如电解质泄漏、火灾和爆炸的风险相对高的问题。
[0005]为了解决上述问题，已经提出使用固体电解质而不是液体电解质的二次电池作为替代方案。固体电解质可分为聚合物基固体电解质或陶瓷基固体电解质。陶瓷基固体电解质有利于呈现出高稳定性。然而，使用陶瓷基固体电解质的电池由于在烧结工艺中的烧结收缩的差异而存在残留在其中的应力，并且使用陶瓷基固体电解质的电池在反复充电和放电时反复收缩和膨胀，使得可能降低电池本身的机械强度。

技术实现思路

[0006]技术问题
[0007]本公开的一方面在于提供一种具有结构稳定性的全固态电池。
[0008]本公开的另一方面在于提供一种用于改善机械强度的全固态电池。
[0009]本公开的另一方面在于提供一种具有改善的长期可靠性的全固态电池。
[0010]技术方案
[0011]根据本公开的一方面，一种全固态电池包括：柱状的电池单元，具有沿第一方向延伸的中心轴，其中，正极活性材料、正极支撑件、固体电解质层、负极活性材料和负极支撑件从所述电池单元的中心起依次堆叠；多个连接构件，设置在所述电池单元的在第三方向上的两个表面上；负极端子，连接到所述连接构件；以及正极端子，连接到所述连接构件。所述全固态电池包括设置在所述电池单元的所述第三方向上且沿所述第一方向设置的槽部，并且所述全固态电池包括至少两个电池单元。
[0012]有益效果
[0013]如上所述，可改善全固态电池的结构稳定性。
[0014]此外，可改善全固态电池的机械强度。
[0015]此外，可提供具有改善的长期可靠性的全固态电池。
附图说明
[0016]通过结合附图以及以下具体实施方式，本公开的以上和其他方面、特征及优点将被更清楚地理解。
[0017]图1是根据本公开的示例性实施例的全固态电池的示意性立体图。
[0018]图2是图1的电池主体的示意性立体图。
[0019]图3是根据本公开的电池单元的示例性结构的立体图。
[0020]图4和图5分别是根据本公开的电池单元的示例性形状的截面图。
[0021]图6和图7分别是根据本公开的全固态电池的变型形状的立体图。
具体实施方式
[0022]在下文中，将参照附图详细描述本公开的实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式举例说明，并且不应被解释为限于在此阐述的具体实施例。此外，本公开的实施例可被提供用于向本领域技术人员更完整地描述本公开。因此，为了描述清楚起见，可夸大附图中的要素的形状和尺寸，并且附图中由相同附图标记表示的要素可以是相同的要素。
[0023]为了清楚地说明本公开，省略了与描述无关的部分，并且放大了厚度以便清楚地表示层和区域，并且在整个说明书中，在相同范围内具有相同功能的类似部分由类似的附图标记表示。
[0024]在本说明书中，诸如“具有”、“可具有”、“包括”、“包含”、“可包括”或“可包含”的表述可指对应特征(例如，诸如数字、功能、行为或组件的要素)的存在，并且不排除存在附加的特征。
[0025]在本说明书中，诸如“A和/或B”、“A和B中的至少一个”或“A和B中的一个或更多个”的表达可包括一起列出的项目的所有可能组合。例如，“A和/或B”、“A和B中的至少一个”或“A和B中的一个或更多个”可指：(1)包括至少一个A；(2)包括至少一个B；或者(3)包括至少一个A和至少一个B的全部。
[0026]如在此使用的，术语“垂直”、“水平”和/或“平行”不是指严格意义上的90
°
和/或0
°
，而是可指包括误差的值。误差可指例如
±5°
或更小的范围。
[0027]在附图中，X方向可被定义为第一方向、L方向或长度方向，Y方向可被定义为第二方向、W方向或宽度方向，并且Z方向可被定义为第三方向、T方向或厚度方向。
[0028]本公开涉及全固态电池100。图1至图5是根据本公开的示例性实施例的全固态电池10的示意图。参照图1至图5，根据本公开的全固态电池10可包括电池主体110、正极端子131和负极端子132，电池主体110包括柱状的电池单元100以及设置在电池单元100上的槽部125和多个连接构件140，在电池单元100中，正极活性材料121、正极支撑件122、固体电解质层111、负极活性材料123和负极支撑件124从电池单元100的中心起依次堆叠，并且电池主体110具有在平行于电池单元100的中心轴的第一方向X上彼此相对的第一表面和第二表面、在垂直于第一方向X的第二方向Y上彼此相对的第三表面和第四表面以及在垂直于第一方向X和第二方向Y的第三方向Z上彼此相对的第五表面和第六表面，正极端子131连接到多个连接构件140并设置在电池主体110的第五表面上，负极端子132连接到多个连接构件140
并设置在电池主体110的第六表面上。
[0029]在这种情况下，电池单元可包括设置于电池单元100的在第三方向Z上的一个表面上的槽部125，并且根据本公开的全固态电池10可包括两个或更多个电池单元100。电池单元100可具有具备沿第一方向X延伸的中心轴的柱状。如在此使用的，术语“柱状”可指具有双面对称的偶数面多面体的形状，并且可以是包括棱柱和圆柱体两者的形状。根据现有技术的全固态电池使用其中板状电极形成为彼此面对的结构。然而，在烧结电池的情况下，由于烧结工艺期间的收缩行为的差异，因此可能出现内部应力。此外，烧结电池的收缩和膨胀可能由于基于制造后的电池使用期间的充电和放电的高温和低温循环而重复，使得电池可能连续暴露于机械应力，从而引起裂纹等。由于根据本公开的全固态电池10包括具有柱状的电池单元100，因此内部应力和由膨胀和收缩引起的应力可均匀地分布，从而增加机械强度并改善长期可靠性。
[0030]在根据本公开的全固态电池10的电池单元100中，可从电池单元100的中心起依次堆叠正极活性材料121、正极支撑件122、固体电解质层111、负极活性材料123和负极支撑件124。<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】1.一种全固态电池，包括：电池主体，包括多个柱状的电池单元、槽部和多个连接构件，每个电池单元包括从所述电池单元的中心起依次堆叠的正极活性材料、正极支撑件、固体电解质层、负极活性材料和负极支撑件，所述槽部和所述多个连接构件设置在所述电池单元上，所述电池主体具有在与所述电池单元的中心轴平行的第一方向上彼此相对的第一表面和第二表面、在不同于所述第一方向的第二方向上彼此相对的第三表面和第四表面以及在不同于所述第一方向和所述第二方向的第三方向上彼此相对的第五表面和第六表面；正极端子，连接到所述多个连接构件中的一个或更多个连接构件并且设置在所述电池主体的所述第五表面上；以及负极端子，连接到所述多个连接构件中的另外一个或更多个连接构件并且设置在所述电池主体的所述第六表面上，其中，所述槽部设置在所述电池单元的在所述第三方向上的一个表面上。2.如权利要求1所述的全固态电池，其中，所述正极支撑件和所述负极支撑件包括导电金属。3.如权利要求1所述的全固态电池，其中，所述电池单元的所述正极支撑件设置在所述槽部的底表面上。4.如权利要求1所述的全固态电池，其中，所述连接构件中的至少一个连接构件设置在所述槽部中并且连接到所述正极支撑件。5.如权利要求4所述的全固态电池，其中，所述连接构件中的设置在所述槽部中的至少一个连接构件连接到所述正极端子。6.如权利要求1所述的全固态电池，其中，所述连接构件中的至少另一...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵庆福，金太勳，郑地亨，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，
类型：发明
国别省市：