全固体电池制造技术

本公开的主要目的是提供一种抑制了内部短路发生的全固体电池。在本公开中，通过提供一种全固体电池来解决上述课题，该全固体电池沿着厚度方向依次具有正极层、固体电解质层和负极层的，上述正极层和上述固体电解质层中的至少一者含有无机固体电解质，上述负极层含有聚合物电解质，在沿着上述厚度方向俯视上述全固体电池的情况下，上述负极层的面积小于上述固体电解质层的面积和上述正极层的面积。固体电解质层的面积和上述正极层的面积。固体电解质层的面积和上述正极层的面积。

【技术实现步骤摘要】
全固体电池


[0001]本公开涉及全固体电池。

技术介绍

[0002]全固体电池是在正极层与负极层之间具有固体电解质层的电池，与具有包含可燃性有机溶剂的电解液的液态电池相比，具有容易简化安全装置的优点。
[0003]例如，专利文献1公开了一种全固体电池的制造方法，所述全固体电池依次具有负极层、固体电解质层和正极层，正极层的面方向的面积小于负极层的面方向的面积。另外，例如专利文献2的图2公开了一种具备固体电解质层的全固体电池，所述固体电解质层含有无机固体电解质和聚合物电解质。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献1：日本特开2020
‑
107414号公报
[0006]专利文献2：美国专利申请公开第2016/0149261号说明书

技术实现思路

[0007]全固体电池中，利用固体/固体界面传导离子和电子，因此界面的接合状态对电池性能的影响重大。另一方面，随着充放电而产生活性物质的膨胀收缩(体积变化)时，有时在界面无法维持良好的接合状态，电阻增加。
[0008]例如，Si系活性物质作为高容量的负极活性物质是已知的，但其与充放电相伴的体积变化大。为了抑制负极活性物质的膨胀收缩引起的电池性能降低，设想使用柔软的聚合物电解质作为负极层的固体电解质。另一方面，聚合物电解质的离子传导性大多比无机固体电解质低。因此，从提高电池性能的观点出发，设想对正极层和固体电解质层中的至少一者使用无机固体电解质。通过组合使用聚合物电解质和无机固体电解质，能够在抑制负极层中的固体/固体界面的接合状态恶化的同时得到良好的电池性能。
[0009]在此，作为正极层和固体电解质层中的至少一者含有无机固体电解质、且负极层含有聚合物电解质的全固体电池，存在如下特有的课题。即，由于无机固体电解质通常比聚合物电解质硬，所以正极层和固体电解质层中的至少一者成为硬层，负极层成为软层。其结果，在进行接合各层的压制时，负极层容易发生变形(例如伸长、翘曲)。负极层发生变形从而使负极层和正极层接触时，发生内部短路。
[0010]本公开是鉴于上述状况而完成的，主要目的在于提供一种抑制了内部短路发生的全固体电池。
[0011]在本公开中，提供一种全固体电池，其沿着厚度方向依次具有正极层、固体电解质层和负极层，上述正极层和上述固体电解质层中的至少一者含有无机固体电解质，上述负极层含有聚合物电解质，在沿着上述厚度方向俯视上述全固体电池的情况下，上述负极层的面积小于上述固体电解质层的面积和上述正极层的面积。
[0012]根据本公开，负极层的面积小于固体电解质层的面积和正极层的面积，因此即使
在正极层和固体电解质层中的至少一者含有无机固体电解质且负极层含有聚合物电解质的情况下，也能够抑制内部短路发生。
[0013]在上述公开中，上述聚合物电解质可以是干燥聚合物电解质。
[0014]在上述公开中，上述聚合物电解质可以含有聚醚系聚合物作为聚合物成分。
[0015]在上述公开中，上述聚醚系聚合物可以在重复单元内具有聚环氧乙烷结构。
[0016]在上述公开中，上述正极层和上述固体电解质层这两者都可以含有无机固体电解质。
[0017]在上述公开中，上述无机固体电解质可以是硫化物固体电解质。
[0018]本公开中的全固体电池具有能够抑制内部短路发生的效果。
附图说明
[0019]图1是例示本公开中的全固体电池的概略截面图。
[0020]图2是例示本公开中的负极层与固体电解质层的关系、以及负极层与正极层的关系的概略俯视图。
[0021]图3是例示本公开中的全固体电池的概略截面图。
[0022]附图标记说明
[0023]1…
正极层
[0024]2…
负极层
[0025]3…
固体电解质层
[0026]4…
正极集电体
[0027]5…
负极集电体
[0028]10
…
全固体电池
具体实施方式
[0029]以下，使用附图对本公开中的全固体电池进行详细说明。以下所示各图是示意图，为了容易理解，各部分的大小、形状被适当夸大。另外，在各图中，适当省略表示构件截面的阴影线。
[0030]图1是例示本公开中的全固体电池的概略截面图。图1所示全固体电池10沿着厚度方向D
T
依次具有正极层1、固体电解质层3和负极层2。即，全固体电池10具有正极层1、负极层2以及配置在正极层1与负极层2之间的固体电解质层3。此外，全固体电池10具有从正极层1收集电子的正极集电体4以及从负极层2收集电子的负极集电体5。另外，正极层1和固体电解质层3中的至少一者含有无机固体电解质。并且，负极层2含有聚合物电解质。
[0031]图2(a)是例示本公开中的负极层与固体电解质层的关系的概略俯视图。具体而言，是从图1的附图上侧向附图下侧对图1中的负极层2和固体电解质层3进行观察时的概略俯视图。同样地，图2(b)是例示本公开中的负极层与正极层的关系的概略俯视图。具体而言，是从图1的附图上侧向附图下侧对图1中的负极层2和正极层1进行观察时的概略俯视图。如图2(a)、(b)所示，在沿着厚度方向俯视全固体电池的情况下，负极层2的面积小于固体电解质层3的面积和正极层1的面积。
[0032]根据本公开，负极层的面积小于固体电解质层的面积和正极层的面积，因此即使
在正极层和固体电解质层中的至少一者含有无机固体电解质且负极层含有聚合物电解质的情况下，也可抑制内部短路发生。如上所述，在正极层和固体电解质层中的至少一者含有无机固体电解质且负极层含有聚合物电解质的全固体电池中，存在容易发生内部短路的特有课题。特别是如专利文献1所示，负极层的面积大于固体电解质层的面积和正极层的面积的全固体电池中，内部短路的发生变得显著。与此相对，在本公开中，负极层的面积小于固体电解质层的面积和正极层的面积，因此内部短路的发生得到有效抑制。另外，由于负极层含有柔软的聚合物电解质，所以负极活性物质的膨胀收缩引起的电池性能降低得到抑制。此外，由于正极层和固体电解质层中的至少一者含有离子传导性高的无机固体电解质，所以可得到电池性能良好的全固体电池。
[0033]1.负极层
[0034]本公开中的负极层通常含有负极活性物质和聚合物电解质。另外，在沿着厚度方向俯视全固体电池的情况下，负极层的面积小于固体电解质层的面积和正极层的面积。
[0035]在图2(a)中，固体电解质层3被配置成覆盖负极层2的整个外周，负极层2的面积小于固体电解质层3的面积。同样地，在图2(b)中，正极层1被配置成覆盖负极层2的整个外周，负极层2的面积小于正极层1的面积。
[0036]在此，将正极层的面积设为S1，将负极层的面积设为S2，并将固体电解质层的面积设为S3。S3相对于S2的比例(S3/S2)例如为1.01以上，可以为1.03以上，也可以为1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全固体电池，沿着厚度方向依次具有正极层、固体电解质层和负极层，所述正极层和所述固体电解质层中的至少一者含有无机固体电解质，所述负极层含有聚合物电解质，在沿着所述厚度方向俯视所述全固体电池的情况下，所述负极层的面积小于所述固体电解质层的面积和所述正极层的面积。2.根据权利要求1所述的全固体电池，所述聚合物电解质是干燥聚合物电解质。3.根据权利要求1或...

【专利技术属性】
技术研发人员：盐谷真也，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：