全固体电池制造技术

本公开的主要目的是提供一种即使在施加于电极层叠体的束缚压力低时也具有良好循环特性的全固体电池。在本公开中，通过提供一种全固体电池来解决上述课题，该全固体电池具备电极层叠体，上述电极层叠体具有正极层、负极层以及配置在上述正极层与上述负极层之间的固体电解质层，上述电极层叠体在厚度方向上以0MPa以上且2MPa以下的束缚压力被束缚，上述负极层含有充电引起的体积膨胀率为105％以上的负极活性物质，上述固体电解质层含有固体电解质和粘合剂，上述粘合剂在上述固体电解质层中的比例为20体积％以上且30体积％以下。的比例为20体积％以上且30体积％以下。的比例为20体积％以上且30体积％以下。

【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，其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。专利文献1公开了一种锂全固体电池，其具备电池元件，电池元件具有负极层、正极层和形成于负极层与正极层之间的固体电解质层，负极层含有负极活性物质，负极活性物质是Si单质或Si合金。另外，专利文献1公开了以3MPa以上且20MPa以下的束缚压力束缚电池元件。
[0003]专利文献2公开了一种全固体电池用隔膜，其具备固体电解质层，固体电解质层含有固体电解质和氢化橡胶系树脂。专利文献3公开了一种具有2个以上单极结构的层叠电池单元的全固体电池，其在层叠电池单元的层叠方向上以1.0MPa以下的束缚压力被束缚。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献1：日本特开2020
‑
092100号公报
[0006]专利文献2：日本特开2020
‑
102310号公报
[0007]专利文献3：日本特开2020
‑
140932号公报

技术实现思路

[0008]全固体电池中，离子和电子经由固体/固体的界面传导。从确保离子传导性和电子传导性的观点出发，一般的全固体电池中，对于具有正极层、固体电解质层和负极层的电极层叠体，使用沿其厚度方向(层叠方向)进行束缚的束缚构件。例如，在将施加于电极层叠体的束缚压力设计得低的全固体电池中，具有容易使束缚构件小型化的优点。另一方面，如果降低施加于电极层叠体的束缚压力，则循环特性容易降低。
[0009]本公开是鉴于上述实际情况而完成的，主要目的是提供一种即使在施加于电极层叠体的束缚压力低的情况下也具有良好循环特性的全固体电池。
[0010]在本公开中，提供一种全固体电池，具备电极层叠体，上述电极层叠体具有正极层、负极层以及配置在上述正极层与上述负极层之间的固体电解质层，上述电极层叠体在厚度方向上以0MPa以上且2MPa以下的束缚压力被束缚，上述负极层含有充电引起的体积膨胀率为105％以上的负极活性物质，上述固体电解质层含有固体电解质和粘合剂，上述粘合剂在上述固体电解质层中的比例为20体积％以上且30体积％以下。
[0011]根据本公开，粘合剂在固体电解质层中的比例处于预定范围，所以成为即使在施加于电极层叠体的束缚压力低的情况下也具有良好循环特性的全固体电池。
[0012]在上述公开中，上述固体电解质层的弯曲弹性模量可以为5.0GPa以下。
[0013]另外，在本公开中，提供一种全固体电池，具备电极层叠体，上述电极层叠体具有正极层、负极层以及配置在上述正极层与上述负极层之间的固体电解质层，上述电极层叠体在厚度方向上以0MPa以上且2MPa以下的束缚压力被束缚，上述负极层含有充电引起的体
积膨胀率为105％以上的负极活性物质，上述固体电解质层含有固体电解质和粘合剂，上述固体电解质层的弯曲弹性模量为5.0GPa以下。
[0014]根据本公开，固体电解质层的弯曲弹性模量处于预定范围，所以成为即使在施加于电极层叠体的束缚压力低的情况下也具有良好循环特性的全固体电池。
[0015]在上述公开中，上述负极活性物质可以是Si系活性物质。
[0016]在上述公开中，上述固体电解质可以是硫化物固体电解质。
[0017]在上述公开中，可以是：上述电极层叠体以上述负极层为基准在上述固体电解质层相反侧的位置具有负极集电体，在上述负极集电体中的靠上述负极层侧的表面形成有粗糙面。
[0018]在本公开中，具有能够提供以下全固体电池的效果，该全固体电池即使在施加于电极层叠体的束缚压力低的情况下也具有良好的循环特性。
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是例示本公开中的全固体电池的概略截面图。
[0021]图3是表示实施例1～7和比较例1～12的结果的坐标图。
[0022]附图标记说明
[0023]1…
正极层
[0024]2…
负极层
[0025]30
…
固体电解质层
[0026]4…
正极集电体
[0027]5…
负极集电体
[0028]6…
外装体
[0029]10
…
全固体电池
具体实施方式
[0030]以下，对本公开中的全固体电池进行详细说明。
[0031]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100具备电极层叠体10。电极层叠体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，电极层叠体10中，在正极层1的与固体电解质层3相反侧的面上具有正极集电体4，在负极层2的与固体电解质层3相反侧的面上具有负极集电体5。即，电极层叠体10沿着厚度方向D
T
依次具有正极集电体4、正极层1、固体电解质层3、负极层2和负极集电体5。此外，电极层叠体10具有收纳正极集电体4、正极层1、固体电解质层3、负极层2和负极集电体5的外装体6。
[0032]电极层叠体10在厚度方向D
T
上以0MPa以上且2MPa以下的束缚压力被束缚。在图1中，电极层叠体10以0MPa的束缚压力被束缚。即，图1中的电极层叠体10没有被束缚夹具施加束缚压力。另一方面，如图2所示，全固体电池100在电极层叠体10之外，可以还具备对电极层叠体10在厚度方向D
T
上施加束缚压力的束缚构件20。另外，图1中的负极层2含有因充电而体积膨胀且因放电而体积收缩的负极活性物质。另外，图1中的固体电解质层3含有固
体电解质和粘合剂。进而，在图1中，固体电解质层3是对于应力柔软的层。
[0033]根据本公开，固体电解质层是柔性的层，所以成为即使在施加于电极层叠体的束缚压力低的情况下也具有良好循环特性的全固体电池。如上所述，全固体电池中，离子和电子经由固体/固体的界面传导。从确保离子传导性和电子传导性的观点出发，一般的全固体电池中，对于具有正极层、固体电解质层和负极层的电极层叠体，使用沿其厚度方向(层叠方向)进行束缚的束缚构件。例如，在将施加于电极层叠体的束缚压力设计得低的全固体电池中，具有容易使束缚构件小型化的优点。另一方面，如果降低施加于电极层叠体的束缚压力，则循环特性容易降低。
[0034]与此相对，在本公开中，通过使固体电解质层为柔软的层，得到即使在施加于电极层叠体的束缚压力低的情况下也具有良好循环特性的全固体电池。在束缚压力低且固体电解质层为刚性层的情况下，反复进行充放电循环时，固体电解质层容易产生裂纹。如果固体电解质层产生裂纹，则由于微短路的影响使充放电效率(放电容量相对于充电容量的比例)降低。与此相对，通过使固体电解质层为柔软的层，反复进行充放电循本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全固体电池，具备电极层叠体，所述电极层叠体具有正极层、负极层以及配置在所述正极层与所述负极层之间的固体电解质层，所述电极层叠体在厚度方向上以0MPa以上且2MPa以下的束缚压力被束缚，所述负极层含有充电引起的体积膨胀率为105％以上的负极活性物质，所述固体电解质层含有固体电解质和粘合剂，所述粘合剂在所述固体电解质层中的比例为20体积％以上且30体积％以下。2.根据权利要求1所述的全固体电池，所述固体电解质层的弯曲弹性模量为5.0GPa以下。3.一种全固体电池，具备电极层叠体，所述电极层叠体具有正极层、负极层以及配置在所述正极层与所述负极层之间的固体电解质层，所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤一平，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：