电池的制造方法、电池、车辆以及电子设备技术

本发明专利技术提供使用固体电解质的薄且电化学特性优良的电池、电池的制造方法、车辆以及电子设备。通过以喷嘴扫描法涂敷包含负极活性物质材料的涂敷液，形成从大致平坦的负极集电体(11)的表面突出的线条状图案(121)。接着，通过例如旋涂法涂敷包含固体电解质材料的涂敷液，来形成固体电解质层(13)。在考虑涂敷在线条状图案(121)上的涂敷液的一部分向在线条状图案(121)之间露出的负极集电体的露出表面(11a)流动的因素的情况下，使覆盖露出表面(11a)的固体电解质层(13)的厚度(Te)小于线条状图案(121)的高度(Ha)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有在活性物质层之间存在固体电解质层的结构的电池的制造方法、 具有该结构的电池以及具有该电池的设备。
技术介绍
以往，作为制造例如锂离子二次电池那样的化学电池的方法，公开有如下技术，即，使分别带有正极活性物质以及负极活性物质的作为集电体的金属箔隔着隔膜 (separator)重叠并使隔膜浸渍在电解液中的技术。但是，对于含有高挥发性的有机溶剂作为电解液的电池，在处理时需要小心，另外，还追求进一步的小型化及大输出化，因此，近年来提出如下技术，即，使用固体电解质来代替电解液，通过微细加工来制造全固体电池。例如，在专利文献1中公开有如下技术，即，通过喷墨法(inkjet method)，在成为集电体的金属箔上，形成表面具有凹凸的活性物质层，然后为了填埋该凹凸，通过喷墨法立体地依次层叠固体电解质层、另一个活性物质层。在该技术中，通过重叠涂敷，使不同的功能层所混在一起的层层叠为多层，由此得到上述的立体的结构，其中，不同的功能层包括在 1次印刷工序中形成的正负的活性物质层以及固体电解质层等。专利文献1 日本特开2005-116248号公报。由于活性物质和电解质等材料的使用量和尺寸对电池容量和充放电特性有很大影响，所以为了得到薄且特性优良的电池，需要适当地均衡地对它们进行设定来制造电池。 但是，在以往的技术中，没有对这一点进行足够地研究。而且，在上述专利文献1中记载的现有技术中，为了得到所希望的立体结构需要很多工序，因此在实用性上来说，对于制造具有这样的立体结构的电池，还存在进一步进行改善的余地。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供使用固体电解质、薄且电化学特性优良的电池以及具有该电池的设备。为了达到上述目的，本专利技术的电池的制造方法，其特征在于，包括活性物质涂敷工序，在大致平坦的基材的表面上涂敷包含第一活性物质材料的第一涂敷液，由所述第一活性物质材料形成从所述基材的表面突出的凸部；电解质层形成工序，在形成有所述凸部的所述基材的表面上涂敷包含固体电解质材料的第二涂敷液，由所述固体电解质材料形成将所述凸部的表面和所述基材的未形成所述凸部的露出表面一起覆盖的电解质层；在所述电解质层形成工序中，使覆盖所述基材的所述露出表面的电解质层的厚度小于从所述基材表面突出的所述凸部的高度。通过在基材表面形成由第一活性物质材料形成的凸部，能够相对于第一活性物质材料的使用量(体积)增大其表面积，因此，能够提高作为电池的充放电特性。另一方面， 在使用离子电导率比电解液低的固体电解质的情况下，需要使两极的活性物质层之间的电解质层薄。但是，如果相比由第一活性物质材料形成的凸部的高度，其周围的电解质层的厚度大，则失去在活性物质上设置凹凸的意义，成为两极的活性物质隔着厚的电解质层相向的状态。尤其是对于在基材表面上设置由第一活性物质材料形成的凸部的结构，在通过涂敷电解质用涂敷液形成电解质层的情况下，此问题显著。这是因为，涂敷在凸部上的电解质用涂敷液流入比其低的基材的露出表面，在这部分上电解质层的厚度增大。因此，为了得到特性良好的电池，重要地是适当地管理覆盖基材的露出表面的电解质层的厚度。因此，在本专利技术的电池的制造方法中，着眼于电解质层中的覆盖基材的露出表面的部分进行管理，使该部分的电解质层的厚度小于凸部的高度。因此，能够可靠地得到能够以大的相向面积使活性物质相向的薄的电解质层。由此，根据本专利技术，能够制造薄且电化学特性优良的电池。另外，由于不需要使整个固体电解质层的厚度均勻，所以不限定于特殊的涂敷方法，只要能够控制基材的露出表面上的膜厚，能够应用各种涂敷方法。根据本申请专利技术人的研究，如果使覆盖基材的露出表面的电解质层的厚度为凸部的高度的二分之一以下，则能够进一步提高电池的特性。另外，如果基材表面中的由第一活性物质材料形成的凸部所覆盖的部分的面积在整个面积的二分之一以下，则能够有效地抑制由于从凸部流入涂敷液而引起电解质层的厚度增加的情况。 具体地说，例如，在活性物质涂敷工序中，可以形成多个沿着基材的表面的线条状的凸部，使各凸部的宽度在相邻的凸部之间的间隔以下。这样的立体结构称为所谓的线与间距结构，适于通过涂敷以短时间形成立体的结构的情况。另外，通过使凸部的宽度在相邻的凸部之间的间隔以下，能够将基材表面中的被凸部覆盖的部分的面积抑制为全体面积的二分之一以下，能够抑制上述的电解质层的厚度增加。另外，根据本申请专利技术人的研究，这样制造的电池在凸部的宽度为20μπι至 250 μ m且凸部之间的间隔在500 μ m以下的情况下，或与凸部的延伸方向垂直的平面上的凸部的截面积为200 μ m2至125000 μ m2的情况下，尤其能够得到良好的特性。另外，在本专利技术的活性物质涂敷工序中，例如，可以从相对基材的表面进行移动的喷嘴喷出第一涂敷液，来将第一涂敷液涂敷在基材表面上。这样的根据所谓的喷嘴分配方式而形成的涂敷技术能够将涂敷液涂敷在微细的凹凸图案上，从而优选应用于本专利技术的第一涂敷液的涂敷中。而且，在该方式中，能够在以短时间形成具有厚度的图案，能够以远高于应用喷墨方式的专利文献1中记载的以往技术的生产率来制造电池。另外，本专利技术的基材可以是与第一活性物质对应的成为第一集电体的导电片。另外，可以是在成为第一集电体的导电片的主面中的要涂敷第一涂敷液的一侧的主面上预先层叠由第一活性物质材料形成的膜而成的层叠体。在导电片表面直接形成由第一活性物质材料形成的凸部时，导电片、凸部分别发挥集电体层、活性物质层的功能。另外，在将在导电片上形成活性物质膜的层叠体作为基材的情况下，此后形成的凸部与预先在基材上形成的活性物质膜一体发挥活性物质层的功能。此时，能够进一步增大活性物质层的表面积，因此能够制造特性更良好的电池。在本专利技术的电池的制造方法中，希望在上述那样制造的电解质层的表面进一步层叠第二活性物质层以及第二集电体层。这样，能够制造第一以及第二活性物质层夹持薄的固体电解质层而且以大的面积相向的电池，从而能够得到薄且特性良好的电池。此时，可以在电解质层的表面上涂敷包含第二活性物质材料的第三涂敷液，来形成第二活性物质层。通过涂敷涂敷液形成第二活性物质层，由此，能够形成与电解质层接触的接触面具有与电解质层表面的凹凸吻合的凹凸的第二活性物质层。因此，能够制造第二活性物质层与电解质层的接触面积大且特性良好的电池。另外，为了达到上述目的，本专利技术的电池的特征在于具有层叠第一集电体层、第一活性物质层、固体电解质层、第二活性物质层、第二集电体层而成的结构，这些由上述的任一制造方法制造。在这样构成的专利技术中，第一活性物质层和第二活性物质层隔着薄的固体电解质层相向。因此，本专利技术的电池是使用固体电解质的薄且电化学特性优良的电池。具有上述那样的结构的电池能够用于各种领域，例如，能够成为电动汽车这样的各种车辆的电源，另外，能够应用于具有将该电池作为电源来进行动作的电路部的各种电子设备。更具体地说，由于能够构成薄且高性能的电源，所以优选用于如IC卡那样具有对电池和电路部进行保持的卡式框体的电子设备。根据本专利技术，在制造使用固体电解质的电池时，通过活性物质形成从大致平坦的基材表面突出的凸部。并且，使覆盖没有被由活性物质形成的凸部覆盖的基材表面的活性物质层的厚度小于凸部的高度。因此，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电池的制造方法，其特征在于，包括：活性物质涂敷工序，在大致平坦的基材的表面上涂敷包含第一活性物质材料的第一涂敷液，由所述第一活性物质材料形成从所述基材的表面突出的凸部，电解质层形成工序，在形成有所述凸部的所述基材的表面上涂敷包含固体电解质材料的第二涂敷液，由所述固体电解质材料形成电解质层，该电解质层将所述凸部的表面和所述基材的未形成所述凸部的露出表面一起覆盖；在所述电解质层形成工序中，使覆盖所述基材的所述露出表面的电解质层的厚度小于从所述基材的表面突出的所述凸部的高度。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：松田健，真田雅和，平松贤太，
申请(专利权)人：大日本网屏制造株式会社，
类型：发明
国别省市：JP