[发明专利]全固态电池及其制造方法

说明书

本发明提供一种全固态电池及其制造方法。全固态电池包括：正极基板；正极部；固体电解质层；负极部；和负极基板。正极部包括正极活性材料、第一固体电解质、导电材料和接合剂，负极部由具有孔结构的第一负极部和具有金属箔的第二负极部构成，并且第一负极部包括第二固体电解质、导电材料和接合剂。

技术领域

本发明涉及一种全固态电池及其制造方法。更具体地，涉及具有改善能量密度和电极寿命的全固态电池及其制造方法。

背景技术

近年来对用于例如便携式信息终端、便携式电子设备、电动车辆、混合动力电动车辆、固定存储系统等各种设备的锂离子二次电池的需求增加。然而，常规的锂离子二次电池使用可燃有机溶剂作为电解液，需要耐久包装来防止有机溶剂泄漏。在便携式个人计算机的情况下，由于需要准备针对电解质泄漏风险的结构，所以装置的结构受到限制。

因此，围绕锂离子电池的安全性是主要关心的问题，并且已经努力开发不使用例如有机溶剂的有害物质的全固态锂离子二次电池。在常规液体电解质系统的情况下，由于在充电和放电期间液体电解质和锂金属的连续固体电解质中间相(SEI)涂层的形成而使直接使用受到限制。

相反，在全固态电池系统的情况下，由于电解质是固体而不是液体，所以可以通过使用锂金属来增加电池的能量密度。在这种情况下，优点在于能够表现出3650mAh/g的大容量，并且能够制造高密度电池。

在常规系统中，全固态电池系统包括正极(cathode)基板、正极活性材料层、固体电解质层、负极(anode)活性材料层和负极基板。具体地，负极部如常规液体电解质系统仅由负极活性材料形成，或者由石墨基负极活性材料和固体电解质的混合物形成，或者直接使用例如锂或铟的金属。

但是，在全固态电池中直接使用锂金属作为对电极(counter electrode)的情况下，在第一次充电过程中，不存在锂被还原同时正极中的锂离子在负极对电极处被还原的位点(site)，结果，锂负极部膨胀，并且因此电极破损或锂生长到固体电解质层。因此，可能会发生短路。

本背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成相关技术的信息。

发明内容

为了解决与相关技术相关联的上述问题而做出本发明。

为了解决上述问题，通过应用由具有孔结构的第一负极部和具有金属箔的第二负极部配置的负极部，以防止在充电和放电期间由于锂的氧化和还原反应而导致的负极部的体积膨胀和电极破损，从而本发明的实施例可以提高能量密度和电极寿命。

本发明的目的在于提供一种具有改善的能量密度和电极寿命的全固态电池。本发明的另一目的在于提供一种全固态电池的制造方法。

根据本发明的实施例，一种全固态电池包括：正极基板；正极部；固体电解质层；负极部；以及负极基板。正极部包括正极活性材料、第一固体电解质、导电材料和接合剂(binder)，负极部由具有孔结构的第一负极部和具有金属箔的第二负极部构成，并且第一负极部包括第二固体电解质、导电材料和接合剂。

正极部的第一固体电解质可以是非晶硫化物基固体电解质。

负极部的第二固体电解质可以是结晶硫化物基固体电解质。

第一负极部可以包括80至95wt％的第二固体电解质、5至20wt％的导电材料和2至10wt％的接合剂。

第一负极部的孔隙率(porosity)可以在2和15％之间。

第二负极部的金属箔可以由锂组成。

第二负极部的厚度可以在2和50μm之间。