全固态电池制造技术

本发明专利技术提供一种全固态电池。所述全固态电池包括：电极组件，在所述电极组件中，固体电解质层、正电极层和负电极层交替堆叠；负电极端子，连接到所述负电极层；正电极端子，连接到所述正电极层；以及绝缘体，设置为接触所述负电极层的在第一方向上的端部，并且负电极离子集中部和负电极电场集中部中的至少一个被设置为与设置在同一负电极参考面上的负电极纵向端部间隔开。端部间隔开。端部间隔开。

【技术实现步骤摘要】
全固态电池
[0001]本申请要求于2020年12月31日在韩国知识产权局提交的第10
‑
2020
‑
0189534号韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用被全部包含于此。


[0002]本公开涉及一种全固态电池。

技术介绍

[0003]最近，使用电作为能源的装置正在增加。随着使用电作为能源的装置(诸如智能电话、摄像机、笔记本电脑、电动车辆等)的应用的扩展，对使用电化学元件的储电装置的兴趣正在增加。在各种电化学元件中，可以充电和放电、具有高工作电压并且具有大能量密度的锂二次电池已经受到关注。
[0004]可通过下述操作制造锂二次电池：将能够嵌入和脱嵌锂离子的材料应用于正电极和负电极中，并在正电极和负电极之间注入液体电解质，并且可通过在负电极和正电极中嵌入和脱嵌锂离子的锂二次电池的还原反应或氧化反应来产生或消耗电力。这种锂二次电池在电池的工作电压范围内应当基本上是稳定的，并且应当具有能够以足够高的速率转移离子的性能。
[0005]当在锂二次电池中使用诸如非水电解质的液体电解质时，具有放电容量大和能量密度大的优点。然而，高电压锂二次电池存在难以实现的问题，并且存在诸如电解质泄漏、火灾和爆炸的风险相对较高的问题。
[0006]为了解决上述问题，作为替代方案，已经提出使用固体电解质代替液体电解质的二次电池。固体电解质可分为聚合物基固体电解质和陶瓷基固体电解质，其中，陶瓷基固体电解质具有表现出高稳定性的优点。然而，在陶瓷基固体电解质的情况下，由于电解质与电极之间的界面接触不良、界面副反应(interfacial side reaction)等，因此会存在离子电导率降低或充电/放电效率降低的问题。此外，存在以下问题：由于电极组件的端部中的离子集中，导致可能生长枝晶，或者由于电场在端部中集中，导致可能发生介电击穿。

技术实现思路

[0007]本公开的一方面在于抑制在全固态电池的负电极层和/或正电极层中(例如，在特定部分中)的离子集中。
[0008]本公开的另一方面在于抑制在全固态电池的负电极层和/或正电极层中(例如，在特定部分中)的电场集中。
[0009]本公开的另一方面在于提供一种能够抑制枝晶生长的全固态电池。
[0010]根据本公开的一方面，一种全固态电池包括：电极组件，包括在第一方向上相对的第一表面和第二表面、在第二方向上相对的第三表面和第四表面以及在第三方向上相对的第五表面和第六表面，并且在所述电极组件中，固体电解质层、正电极层和负电极层在所述第三方向上交替堆叠；负电极端子，连接到所述负电极层；正电极端子，连接到所述正电极
层；以及绝缘体，设置为接触所述负电极层的在所述第一方向上的端部。所述负电极层包括负电极集流体、负电极活性材料和负电极突起，所述负电极活性材料从所述负电极突起延伸以朝向所述绝缘体突出，并且负电极离子集中部和负电极电场集中部中的至少一个被设置为与设置在同一负电极参考面上的负电极纵向端部间隔开，其中，所述负电极参考面是指在所述第三方向上与所述负电极活性材料接触的虚拟的第一方向
‑
第二方向平面，所述负电极离子集中部是指所述绝缘体的在面向所述负电极层的方向上的端部，所述负电极电场集中部是指在所述第三方向上的第一虚拟线与所述负电极参考面彼此接触的区域，其中，所述第一虚拟线被绘制为接触所述负电极集流体的在面向所述正电极端子的方向上的端部，并且所述负电极纵向端部是指在所述第三方向上的第二虚拟线与所述负电极参考面彼此接触的区域，其中，所述第二虚拟线被绘制为接触所述负电极突起的在面向所述正电极端子的方向上的端部。
[0011]根据本公开的另一方面，一种全固态电池包括：电极组件，包括在第一方向上相对的第一表面和第二表面、在第二方向上相对的第三表面和第四表面以及在第三方向上相对的第五表面和第六表面，并且在所述电极组件中，固体电解质层、正电极层和负电极层在所述第三方向上交替堆叠；负电极端子，连接到所述负电极层；以及正电极端子，连接到所述正电极层。所述负电极层包括负电极集流体、负电极活性材料和负电极突起，所述负电极活性材料从所述负电极突起延伸以朝向所述正电极端子突出，所述负电极突起在面向所述正电极端子的方向上的端部具有弧形形状，并且负电极离子集中部和负电极电场集中部中的至少一个被设置为与设置在同一负电极参考面上的负电极纵向端部间隔开，其中，所述负电极参考面是指在所述第三方向上与所述负电极活性材料接触的虚拟的第一方向
‑
第二方向平面，所述负电极离子集中部是指所述负电极突起的弧形形状开始的区域，所述负电极电场集中部是指在所述第三方向上的第一虚拟线与所述负电极参考面彼此接触的区域，其中，所述第一虚拟线被绘制为接触所述负电极集流体的在面向所述正电极端子的方向上的端部，并且所述负电极纵向端部是指在所述第三方向上的第二虚拟线与所述负电极参考面彼此接触的区域，其中，所述第二虚拟线被绘制为接触所述负电极突起的在面向所述正电极端子的方向上的端部。
[0012]根据本公开的另一方面，一种全固态电池包括：电极组件，包括在第一方向上相对的第一表面和第二表面、在第二方向上相对的第三表面和第四表面以及在第三方向上相对的第五表面和第六表面，并且在所述电极组件中，固体电解质层、负电极层和正电极层在所述第三方向上交替堆叠；正电极端子，连接到所述正电极层；负电极端子，连接到所述负电极层；以及绝缘体，设置为接触所述正电极层的在所述第一方向上的端部。所述正电极层包括正电极集流体、正电极活性材料和正电极突起，所述正电极活性材料从所述正电极突起延伸以朝向所述绝缘体突出，并且正电极离子集中部和正电极电场集中部中的至少一个被设置为与设置在同一正电极参考面上的正电极纵向端部间隔开，其中，所述正电极参考面是指在所述第三方向上与所述正电极活性材料接触的虚拟的第一方向
‑
第二方向平面，所述正电极离子集中部是指所述绝缘体的在面向所述正电极层的方向上的端部，所述正电极电场集中部是指在所述第三方向上的第一虚拟线与所述正电极参考面彼此接触的区域，其中，所述第一虚拟线被绘制为接触所述正电极集流体的在面向所述绝缘体的方向上的端部，并且所述正电极纵向端部是指在所述第三方向上的第二虚拟线和所述正电极参考面彼
此接触的区域，其中，所述第二虚拟线被绘制为接触所述正电极突起的在面向所述负电极端子的方向上的端部。
[0013]根据本公开的另一方面，一种全固态电池包括：电极组件，包括在第一方向上相对的第一表面和第二表面、在第二方向上相对的第三表面和第四表面以及在第三方向上相对的第五表面和第六表面，并且在所述电极组件中，固体电解质层、负电极层和正电极层在所述第三方向上交替堆叠；正电极端子连接到所述正电极层；以及负电极端子，连接到所述负电极层。所述正电极层包括正电极集流体、正电极活性材料和正电极突起，所述正电极活性材料从所述正电极突起延伸以朝向所述负电极端子突出，所述正电极突起在面向所述负电极端子的方向上的端部具有弧形形状，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全固态电池，包括：电极组件，包括在第一方向上相对的第一表面和第二表面、在第二方向上相对的第三表面和第四表面以及在第三方向上相对的第五表面和第六表面，并且在所述电极组件中，固体电解质层、正电极层和负电极层在所述第三方向上交替堆叠；负电极端子，连接到所述负电极层；正电极端子，连接到所述正电极层；以及绝缘体，设置为接触所述负电极层的在所述第一方向上的端部，其中，所述负电极层包括负电极集流体、负电极活性材料和负电极突起，所述负电极活性材料从所述负电极突起延伸以朝向所述绝缘体突出，并且负电极离子集中部和负电极电场集中部中的至少一个被设置为与设置在同一负电极参考面上的负电极纵向端部间隔开，其中，所述负电极参考面是指在所述第三方向上与所述负电极活性材料接触的虚拟的第一方向
‑
第二方向平面，所述负电极离子集中部是指所述绝缘体的在面向所述负电极层的方向上的端部，所述负电极电场集中部是指在所述第三方向上的第一虚拟线与所述负电极参考面彼此接触的区域，其中，所述第一虚拟线被绘制为接触所述负电极集流体的在面向所述正电极端子的方向上的端部，并且所述负电极纵向端部是指在所述第三方向上的第二虚拟线与所述负电极参考面彼此接触的区域，其中，所述第二虚拟线被绘制为接触所述负电极突起的在面向所述正电极端子的方向上的端部。2.如权利要求1所述的全固态电池，其中，所述负电极离子集中部和所述负电极电场集中部被布置为在同一负电极参考面上彼此间隔开。3.如权利要求2所述的全固态电池，其中，所述负电极离子集中部与所述正电极端子之间的距离小于所述负电极电场集中部与所述正电极端子之间的距离。4.如权利要求2所述的全固态电池，其中，所述负电极离子集中部与所述正电极端子之间的距离大于所述负电极电场集中部与所述正电极端子之间的距离。5.如权利要求1所述的全固态电池，其中，所述负电极突起的一个端部在所述第一方向
‑
所述第三方向上的截面具有四边形形状或弧形形状。6.一种全固态电池，包括：电极组件，包括在第一方向上相对的第一表面和第二表面、在第二方向上相对的第三表面和第四表面以及在第三方向上相对的第五表面和第六表面，并且在所述电极组件中，固体电解质层、正电极层和负电极层在所述第三方向上交替堆叠；负电极端子，连接到所述负电极层；以及正电极端子，连接到所述正电极层，其中，所述负电极层包括负电极集流体、负电极活性材料和负电极突起，所述负电极活性材料从所述负电极突起延伸以朝向所述正电极端子突出，所述负电极突起的在面向所述正电极端子的方向上的端部在所述第一方向
‑
所述第三方向上的截面具有弧形形状，并且负电极离子集中部和负电极电场集中部中的至少一个被设置为与设置在同一负电极
参考面上的负电极纵向端部间隔开，其中，所述负电极参考面是指在所述第三方向上与所述负电极活性材料接触的虚拟的第一方向
‑
第二方向平面，所述负电极离子集中部是指所述负电极突起的弧形形状开始的区域，所述负电极电场集中部是指在所述第三方向上的第一虚拟线与所述负电极参考面彼此接触的区域，其中，所述第一虚拟线被绘制为接触所述负电极集流体的在面向所述正电极端子的方向上的端部，并且所述负电极纵向端部是指在所述第三方向上的第二虚拟线与所述负电极参考面彼此接触的区域，其中，所述第二虚拟线被绘制为接触所述负电极突起的在面向所述正电极端子的方向上的端部。7.如权利要求6所述的全固态电池，其中，所述负电极离子集中部和所述负电极电场集中部布置为在同一负电极参考面上彼此间隔开。8.如权利要求7所述的全固态电池，其中，所述负电极离子集中部与所述正电极端子之间的距离小于所述负电极电场集中部与所述正电极端子之间的距离。9.如权利要求7所述的全固态电池，其中，所述负电极离子集中部与所述正电极端子之间的距离大于所述负电极电场集中部与所述正电极端子之间的距离。10.一种全固态电池，包括：电极组件，包括在第一方向上相对的第一表面和第二表面、在第二方向上相对的第三表面和第四表面以及在第三方向上相对的第五表面和第六表面，并且在所述电极组件中，固体电解质层、负电极层和正电极层在所述第三方向上交替堆叠；正电极端子，连接到所述正电极层；负电极端子，连接到所述负电极层；以及绝缘体，设置为接触所述正电极层的在所述第一方向上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：小山雅纪，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，
类型：发明
国别省市：