[发明专利]全固体电池及其制造方法

说明书

本发明提供一种全固体电池，是第一集电体、正极层、固体电解质层、负极层、以及第二集电体依次层叠而形成。正极微粒层包含具有小于正极活性物质的粒径的正极活性物质微粒且形成于正极层的侧面。负极微粒层包含具有小于负极活性物质的粒径的负极活性物质微粒且形成于负极层的侧面。

技术领域

本发明涉及全固体电池及其制造方法，特别涉及使用了正极层、负极层、以及固体电解质层的全固体电池及其制造方法。

背景技术

近年来，基于个人电脑及便携电话等电子设备的轻量化以及无绳化等，要求开发出能够重复使用的二次电池。作为二次电池，有镍镉电池、镍氢电池、铅蓄电池及锂离子电池等。它们当中，锂离子电池有轻量、高电压及高能量密度的特征，因此备受关注。在电动汽车或混合动力汽车之类的汽车领域中，也重视高容量的二次电池的开发，锂离子电池的需求处于增加的趋势。

锂离子电池由正极层、负极层及配置于它们之间的电解质构成。作为电解质，例如可以使用在有机溶剂中溶解六氟化磷酸锂等支持电解质而得的电解液、或固体电解质。目前，广泛地普及了的锂离子电池由于使用了包含有机溶剂的电解液，因此属于可燃性。为此，需要用于确保锂离子电池的安全性的材料、结构及系统。与之相反，若使用属于不燃性的固体电解质作为电解质，则有望能够简化上述材料、结构及系统，认为可以实现能量密度的增加、制造成本的降低、以及生产率的提高。以下，将使用了固体电解质的电池称作“全固体电池”。

固体电解质大致上可以分为有机固体电解质和无机固体电解质。有机固体电解质在25℃时离子传导率为10^-6S/cm左右，与电解液的离子传导率为10^-3S/cm左右相比，离子传导率极低。因此，很难使得使用了有机固体电解质的全固体电池在25℃的环境中工作。作为无机固体电解质，有氧化物系固体电解质和硫化物系固体电解质。它们的离子传导率为10^-4以上且10^-3S/cm以下左右，离子传导率较高。氧化物系固体电解质的晶界电阻大。因而，作为降低晶界电阻的方法，研究过粉体的烧结、薄膜化。但是，在进行了烧结的情况下，因高温下的处理，正极或负极的构成元素与固体电解质的构成元素相互扩散，因此难以获得足够的特性。由此，对于使用了氧化物系固体电解质的全固体电池而言，薄膜的研究是主流。另一方面，由于硫化物系固体电解质与氧化物系固体电解质相比晶界电阻小，因此仅利用粉体的压缩成型，就可以获得良好的特性，所以近年来正在积极地推进研究。

涂布型全固体电池由正极层、负极层、和固体电解质层构成。正极层包含正极活性物质、固体电解质、以及粘结剂，形成于由金属箔构成的集电体上。负极层包含负极活性物质、固体电解质及粘结剂，形成于由金属箔构成的集电体上。固体电解质层包含固体电解质及粘结剂，配置于正极层与负极层之间。涂布型全固体电池如下所示地制作，即，将正极层、负极层、以及固体电解质层的各自的材料使用有机溶剂进行浆料化，在金属箔上成膜而制作。在全固体电池的制作中，从提高电池的可靠性的观点出发，还期望抑制正极层、负极层及集电体的各自之间的短路。

另外，全固体电池等二次电池中，期望有轻且容量大的电池，将体积能量密度[Wh/L]作为评价指标使用。全固体电池的形状及尺寸对于体积能量密度有影响。

如图9所示，专利文献1中公开有具有如下形状的二次电池用电极结构，即，芯体601的端部603相对于第一及第二活性物质层602a、602b的端部604a、604b为内侧的位置，并公开有使用了该极板的二次电池、以及极板的制造方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-37309号公报

发明内容

本发明的全固体电池具有：

第一集电体、

包含正极活性物质的正极层、

包含固体电解质的固体电解质层、