CN107305960B - 电池、电池制造方法和电池制造装置 - Google Patents

电池、电池制造方法和电池制造装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107305960B
CN107305960B CN201710036478.3A CN201710036478A CN107305960B CN 107305960 B CN107305960 B CN 107305960B CN 201710036478 A CN201710036478 A CN 201710036478A CN 107305960 B CN107305960 B CN 107305960B
Authority
CN
China
Prior art keywords
current collector
positive electrode
active material
material layer
negative electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710036478.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107305960A (zh
Inventor
本田和义
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Publication of CN107305960A publication Critical patent/CN107305960A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107305960B publication Critical patent/CN107305960B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0561Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
    • H01M10/0562Solid materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • H01M10/0418Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes with bipolar electrodes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/0046Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by constructional aspects of the apparatus
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/12Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04Interconnection of layers
    • B32B7/12Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404Machines for assembling batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0468Compression means for stacks of electrodes and separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0481Compression means other than compression means for stacks of electrodes and separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0583Construction or manufacture of accumulators with folded construction elements except wound ones, i.e. folded positive or negative electrodes or separators, e.g. with "Z"-shaped electrodes or separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0585Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00Coating on the layer surface
    • B32B2255/06Coating on the layer surface on metal layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/20Properties of the layers or laminate having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
    • B32B2307/202Conductive
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2311/00Metals, their alloys or their compounds
    • B32B2311/12Copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2311/00Metals, their alloys or their compounds
    • B32B2311/30Iron, e.g. steel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2315/00Other materials containing non-metallic inorganic compounds not provided for in groups B32B2311/00 - B32B2313/04
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00Electrical equipment
    • B32B2457/10Batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

现有技术期望降低正极集电体与负极集电体接触的可能性。本公开提供电池、电池制造方法和电池制造装置,所述电池具备第1发电元件、与所述第1发电元件层叠的第2发电元件、以及将所述第1发电元件与所述第2发电元件接合的第1接合层,所述第1发电元件的第1正极集电体与所述第2发电元件的第2负极集电体隔着所述第1接合层相对,所述第1接合层在所述第1正极集电体与所述第2负极集电体之间,配置在所述第1发电元件的第1正极活性物质层的形成范围和所述第2发电元件的第2负极活性物质层的形成范围之中较小的那个范围内,所述第1正极集电体与所述第2负极集电体在所述第1正极活性物质层与所述第2负极活性物质层相对的范围内相互不接触。

Description

电池、电池制造方法和电池制造装置
技术领域
本公开涉及电池、电池制造方法和电池制造装置。
背景技术
专利文献1中公开了一种在相邻的双极型电池层叠体抵接的接合面的一部分形成接合部,通过该接合部使位于层叠方向上下的双极型电池和双极型电池固定而成的双极型二次电池。
在先技术文献
专利文献1:日本特开2009-135079号公报
发明内容
现有技术中,期望降低正极集电体与负极集电体接触的可能性。
本公开的一技术方案中的电池,具备:第1发电元件;与所述第1发电元件层叠的第2发电元件;以及将所述第1发电元件与所述第2发电元件接合的第1接合层,所述第1发电元件具备第1正极集电体、第1负极集电体、第1正极活性物质层、第1负极活性物质层和第1固体电解质层,所述第1正极活性物质层与所述第1负极活性物质层隔着所述第1固体电解质层相互层叠,所述第1正极活性物质层与所述第1正极集电体接触,配置在比所述第1正极集电体窄的范围,所述第1负极活性物质层与所述第1负极集电体接触,配置在比所述第1负极集电体窄的范围,所述第2发电元件具备第2正极集电体、第2负极集电体、第2正极活性物质层、第2负极活性物质层和第2固体电解质层,所述第2正极活性物质层与所述第2负极活性物质层隔着所述第2固体电解质层相互层叠,所述第2正极活性物质层与所述第2正极集电体接触,配置在比所述第2正极集电体窄的范围,所述第2负极活性物质层与所述第2负极集电体接触,配置在比所述第2负极集电体窄的范围,所述第1正极集电体与所述第2负极集电体隔着所述第1接合层相对,所述第1接合层在所述第1正极集电体与所述第2负极集电体之间,配置在所述第1正极活性物质层的形成范围和所述第2负极活性物质层的形成范围之中较小的那个范围内,所述第1正极集电体与所述第2负极集电体在所述第1正极活性物质层与所述第2负极活性物质层相对的范围内相互不接触。
本公开的一技术方案中的电池制造方法,使用电池制造装置,所述电池制造装置具备层叠部和接合层形成部,所述电池制造方法包括以下工序:通过所述接合层形成部,形成将第1发电元件与第2发电元件接合的第1接合层的工序(a);以及通过所述层叠部,将所述第1发电元件与所述第2发电元件层叠的工序(b),所述第1发电元件具备第1正极集电体、第1负极集电体、第1正极活性物质层、第1负极活性物质层和第1固体电解质层,所述第1正极活性物质层与所述第1负极活性物质层隔着所述第1固体电解质层相互层叠,所述第1正极活性物质层与所述第1正极集电体接触,配置在比所述第1正极集电体窄的范围,所述第1负极活性物质层与所述第1负极集电体接触,配置在比所述第1负极集电体窄的范围,所述第2发电元件具备第2正极集电体、第2负极集电体、第2正极活性物质层、第2负极活性物质层和第2固体电解质层,所述第2正极活性物质层与所述第2负极活性物质层隔着所述第2固体电解质层相互层叠,所述第2正极活性物质层与所述第2正极集电体接触,配置在比所述第2正极集电体窄的范围,所述第2负极活性物质层与所述第2负极集电体接触,配置在比所述第2负极集电体窄的范围,在所述工序(a)中,通过所述接合层形成部,在所述第1正极集电体与所述第2负极集电体之间,在所述第1正极活性物质层的形成范围和所述第2负极活性物质层的形成范围之中较小的那个范围内形成所述第1接合层,在所述工序(b)中,通过所述层叠部,在所述第1正极集电体与所述第2负极集电体隔着所述第1接合层相对、且所述第1正极集电体与所述第2负极集电体在所述第1正极活性物质层与所述第2负极活性物质层相对的范围内相互不接触的状态下,使所述第1发电元件与所述第2发电元件层叠。
本公开的一技术方案中的电池制造装置,具备:形成将第1发电元件与第2发电元件接合的第1接合层的接合层形成部;以及将所述第1发电元件与所述第2发电元件层叠的层叠部,所述第1发电元件具备第1正极集电体、第1负极集电体、第1正极活性物质层、第1负极活性物质层和第1固体电解质层,所述第1正极活性物质层与所述第1负极活性物质层隔着所述第1固体电解质层相互层叠,所述第1正极活性物质层与所述第1正极集电体接触,配置在比所述第1正极集电体窄的范围,所述第1负极活性物质层与所述第1负极集电体接触,配置在比所述第1负极集电体窄的范围,所述第2发电元件具备第2正极集电体、第2负极集电体、第2正极活性物质层、第2负极活性物质层和第2固体电解质层,所述第2正极活性物质层与所述第2负极活性物质层隔着所述第2固体电解质层相互层叠,所述第2正极活性物质层与所述第2正极集电体接触,配置在比所述第2正极集电体窄的范围,所述第2负极活性物质层与所述第2负极集电体接触,配置在比所述第2负极集电体窄的范围,所述接合层形成部在所述第1正极集电体与所述第2负极集电体之间,在所述第1正极活性物质层的形成范围和所述第2负极活性物质层的形成范围之中较小的那个范围内形成所述第1接合层,所述层叠部在所述第1正极集电体与所述第2负极集电体隔着所述第1接合层相对、且所述第1正极集电体与所述第2负极集电体在所述第1正极活性物质层与所述第2负极活性物质层相对的范围内相互不接触的状态下,将所述第1发电元件与所述第2发电元件层叠。
根据本公开,能够降低正极集电体与负极集电体接触的可能性。
附图说明
图1是表示实施方式1中的电池1000的概略结构的图。
图2是表示实施方式1中的电池1100的概略结构的图。
图3是表示实施方式1中的电池1200的概略结构的剖视图。
图4是表示实施方式1中的电池1300的概略结构的剖视图。
图5是表示实施方式2中的电池制造装置2000的概略结构的图。
图6是表示实施方式2中的电池制造方法的流程图。
图7是表示实施方式2中的电池制造方法的变形例的流程图。
图8是表示实施方式2中的电池制造方法的变形例的流程图。
图9是表示实施方式2中的电池制造方法的变形例的流程图。
图10是表示制造过程中的第1发电元件210的构成部件的概略结构的剖视图。
图11是表示制造过程中的第1发电元件210的构成部件的概略结构的剖视图。
图12是表示制造过程中的第1发电元件210的构成部件的概略结构的剖视图。
图13是表示第1发电元件210的概略结构的剖视图。
图14是表示制造过程中的第1发电元件210的构成部件的概略结构的剖视图。
图15是表示第1发电元件210的概略结构的剖视图。
图16是表示制造过程中的各发电元件和各接合层的概略结构的剖视图。
图17是表示比较例1中的电池910的制造过程中的各发电元件和接合层的概略结构的剖视图。
图18是表示比较例1中的电池910的概略结构的剖视图。
图19是表示比较例2中的电池920的概略结构的剖视图。
图20是表示实施方式1中的电池1400的概略结构的图。
图21是表示实施方式1中的电池1500的概略结构的剖视图。
图22是表示实施方式2中的电池制造装置2100的概略结构的图。
图23是表示实施方式2中的电池制造方法的变形例的流程图。
图24是表示实施方式2中的电池制造方法的变形例的流程图。
图25是表示实施方式2中的电池制造方法的变形例的流程图。
图26是表示实施方式2中的电池制造方法的变形例的流程图。
附图标记说明
110 第1接合层
120 第2接合层
210 第1发电元件
211 第1正极集电体
212 第1负极集电体
213 第1正极活性物质层
214 第1负极活性物质层
215 第1固体电解质层
220 第2发电元件
221 第2正极集电体
222 第2负极集电体
223 第2正极活性物质层
224 第2负极活性物质层
225 第2固体电解质层
230 第3发电元件
231 第3正极集电体
232 第3负极集电体
233 第3正极活性物质层
234 第3负极活性物质层
235 第3固体电解质层
300 层叠部
400 接合层形成部
500 压制部
600 控制部
710 第1间隔保持体
720 第2间隔保持体
800 间隔保持体形成部
1000 电池
1100 电池
1200 电池
1300 电池
1400 电池
1500 电池
2000 电池制造装置
2100 电池制造装置
910 电池
920 电池
具体实施方式
以下,参照附图对本公开的实施方式进行说明。
(实施方式1)
图1是表示实施方式1中的电池1000的概略结构的图。
图1(a)是表示实施方式1中的电池1000的概略结构的x-z图(剖视图)。
图1(b)是表示实施方式1中的电池1000的概略结构的x-y图(俯视立体图)。
实施方式1中的电池1000具备第1接合层110、第1发电元件210和第2发电元件220。
第1发电元件210与第2发电元件220相互层叠。
第1接合层110将第1发电元件210与第2发电元件220接合。
在此,第1发电元件210具备第1正极集电体211、第1负极集电体212、第1正极活性物质层213、第1负极活性物质层214和第1固体电解质层215。
第1正极活性物质层213与第1负极活性物质层214隔着第1固体电解质层215相互层叠。
第1正极活性物质层213与第1正极集电体211接触。第1正极活性物质层213配置在比第1正极集电体211窄的范围。
第1负极活性物质层214与第1负极集电体212接触。第1负极活性物质层214配置在比第1负极集电体212窄的范围。
另外,第2发电元件220具备第2正极集电体221、第2负极集电体222、第2正极活性物质层223、第2负极活性物质层224和第2固体电解质层225。
第2正极活性物质层223与第2负极活性物质层224隔着第2固体电解质层225相互层叠。
第2正极活性物质层223与第2正极集电体221接触。第2正极活性物质层223配置在比第2正极集电体221窄的范围。
第2负极活性物质层224与第2负极集电体222接触。第2负极活性物质层224配置在比第2负极集电体222窄的范围。
第1正极集电体211与第2负极集电体222隔着第1接合层110相对。
第1接合层110在第1正极集电体211与第2负极集电体222之间,配置在第1正极活性物质层213的形成范围和第2负极活性物质层224的形成范围之中较小的那个范围内。
第1正极集电体211与第2负极集电体222在第1正极活性物质层213与第2负极活性物质层224相对的范围内相互不接触。
根据以上的技术构成,能够实现第1发电元件210与第2发电元件220之间的牢固的接合和稳定的电连接,并且降低正极集电体与负极集电体接触的可能性。即,在第1正极集电体211的端部和第2负极集电体222的端部,第1接合层110的厚度不会变得过剩。因此,能够避免由第1接合层110导致的第1正极集电体211的端部和第2负极集电体222的端部的变形。由此,能够防止第1正极集电体211与第1负极集电体212的接近和接触以及第2正极集电体221与第2负极集电体222的接近和接触。因此,例如即使是在正极层与负极层之间不具备隔板的全固体电池,也能够降低正极集电体与负极集电体直接接触而使正极层与负极层短路的风险。另外,能够防止由于第1正极集电体211的端部和第2负极集电体222的端部的变形引起的第1正极活性物质层213、第2负极活性物质层224和固体电解质层的劣化(例如裂纹的产生等)。
另外,通过第1接合层110,第1正极集电体211与第2负极集电体222相互不接触,因此能够使第1正极集电体211与第2负极集电体222之间的导通状态低电阻化且稳定化。因此,通过导通状态的低电阻化,例如即使是以大电流将第1发电元件210和第2发电元件220充放电的情况,也能够减少电压损失或发热等的发生。并且,通过导通状态的稳定化,例如即使是长期使用的情况,也能够减少第1正极集电体211和第2负极集电体222的腐蚀的发生。
利用下述的比较例1和比较例2对以上效果的详细情况进行说明。
图18是表示比较例1中的电池910的概略结构的剖视图。
比较例1中的电池910具备接合层191、第1发电元件210和第2发电元件220。
在此,在比较例1中的电池910中,接合层191形成在比第1正极活性物质层213的形成范围和第2负极活性物质层224的形成范围靠外侧。
因此,在比较例1中,如图18所示,在比第1正极活性物质层213的形成范围和第2负极活性物质层224的形成范围靠外侧,接合层191的厚度变得过剩。因此,由接合层191导致在第1正极集电体211的端部和第2负极集电体222的端部发生变形。由此,第1正极集电体211与第1负极集电体212的接近和接触的可能性以及第2正极集电体221与第2负极集电体222的接近和接触的可能性增高。另外,由第1正极集电体211的端部和第2负极集电体222的端部的变形导致发生第1正极活性物质层213、第2负极活性物质层224和第2固体电解质层225的劣化(例如裂纹的产生等)。
与此相对,根据实施方式1,如上所述,第1接合层110的厚度不会变得过剩。因此,能够实现第1发电元件210与第2发电元件220之间的牢固的接合和电连接,并且降低正极集电体与负极集电体接触的可能性。另外,能够防止第1正极活性物质层213、第2负极活性物质层224和固体电解质层的劣化(例如裂纹的产生等)。
图19是表示比较例2中的电池920的概略结构的剖视图。
比较例2中的电池920具备接合层192、第1发电元件210和第2发电元件220。
在此,在比较例2中的电池920中,如图19所示,接合层192呈多个小岛状分散形成。即,接合层192没有形成在第1正极活性物质层213与第2负极活性物质层224相对的范围内的整个面。因此,第1正极集电体211与第2负极集电体222在第1正极活性物质层213与第2负极活性物质层224相对的范围内相互接触。
因此,在比较例2中,第1正极集电体211与第2负极集电体222之间的导通状态为高电阻化。由此,例如在以大电流将第1发电元件210和第2发电元件220充放电的情况下,容易发生电压损失或发热等。并且,在比较例2中,第1正极集电体211与第2负极集电体222接触,导致接触电阻变得不稳定。由此,例如在长期使用的情况下,在第1正极集电体211与第2负极集电体222之间容易发生不良情况(例如局部的腐蚀劣化等)。
与此相对,根据实施方式1,如上所述,通过第1接合层110使第1正极集电体211与第2负极集电体222相互不接触,因此能够使第1正极集电体211与第2负极集电体222之间的导通状态低电阻化且稳定化。
实施方式1中的电池1000,是作为单电池元件(全固体电池单元)的第1发电元件210与第2发电元件220隔着第1接合层110串联的结构。
实施方式1中的电池1000中,第1接合层110可以是含有接合剂的层。或者,第1接合层110也可以是由接合剂构成的层。此时,接合剂可以是导电性接合剂。作为导电性接合剂,可使用有机硅系软质导电性接合剂(例如スリーボンド制的TB3303G或TB3333C等)、含银的环氧导电性接合剂(例如藤仓化成制的XA-874或XA-910等)等。
另外,在实施方式1中,如图1所示,第1接合层110形成为均匀连续的膜状。
另外,在实施方式1中,第1接合层110也可以形成为在第1正极活性物质层213与第2负极活性物质层224相对的范围内厚度均匀的膜。
再者,在实施方式1中,第1发电元件210和第2发电元件220中的各构成要素(即正极集电体、负极集电体、正极活性物质层、负极活性物质层和固体电解质层),既可以分别为相同的材料的形成范围,也可以为不同的材料和形成范围。
作为正极集电体,可使用金属箔(例如SUS箔、Al箔)等。正极集电体的厚度例如可以为5~100μm。
正极活性物质层是含有正极活性物质的层。作为正极活性物质层中所含有的正极活性物质,可使用公知的正极活性物质(例如钴酸锂、LiNO等)。作为正极活性物质的材料,可使用能够使Li脱离和***的各种材料。
另外,作为正极活性物质层中含有的材料,可使用公知的固体电解质(例如无机系固体电解质等)。作为无机系固体电解质,可使用硫化物固体电解质或氧化物固体电解质等。作为硫化物固体电解质,例如可使用Li2S:P2S5的混合物。正极活性物质的表面可以由固体电解质涂布。另外,作为正极活性物质层中含有的材料,可使用导电材料(例如乙炔黑等)、粘结用粘合剂(例如聚偏二氟乙烯等)等。
作为负极集电体,可使用金属箔(例如SUS箔、Cu箔)等。负极集电体的厚度例如可以为5~100μm。
负极活性物质层是含有负极活性物质的层。作为负极活性物质层中所含有的负极活性物质,可使用公知的负极活性物质(例如石墨等)。作为负极活性物质的材料,可使用能够使Li脱离和***的各种材料。
另外,作为负极活性物质层中含有的材料,可使用公知的固体电解质(例如无机系固体电解质等)。作为无机系固体电解质,可使用硫化物固体电解质或氧化物固体电解质等。作为硫化物固体电解质,例如可使用Li2S:P2S5的混合物。另外,作为负极活性物质层中含有的材料,可使用导电材料(例如乙炔黑等)、粘结用粘合剂(例如聚偏二氟乙烯等)等。
另外,如图1所示,在发电元件中,负极活性物质层的形成范围可以大于正极活性物质层的形成范围。由此,例如有可能能够防止由锂析出导致的电池的不良情况(例如可靠性的降低)。
或者,在发电元件中,正极活性物质层和负极活性物质层的形成范围可以相同。
另外,如图1所示,第1正极活性物质层213的形成范围可以小于第2负极活性物质层224的形成范围。此时,第1接合层110形成在第1正极活性物质层213的形成范围内。
或者,第1正极活性物质层213的形成范围可以大于第2负极活性物质层224的形成范围。此时,第1接合层110形成在第2负极活性物质层224的形成范围内。
或者,第1正极活性物质层213的形成范围和第2负极活性物质层224的形成范围可以相同。此时,第1接合层110形成在第1正极活性物质层213的形成范围(=第2负极活性物质层224的形成范围)内。
固体电解质层是含有固体电解质的层。作为固体电解质层中所含有的固体电解质,可使用公知的固体电解质(例如无机系固体电解质等)。作为无机系固体电解质,可使用硫化物固体电解质或氧化物固体电解质等。作为硫化物固体电解质,例如可使用Li2S:P2S5的混合物。
另外,作为固体电解质层中含有的材料,可使用粘结用粘合剂(例如聚偏二氟乙烯等)等。
另外,如图1所示,在发电元件中,固体电解质层可以以比正极活性物质层和负极活性物质层的任一者大的面积形成。由此,能够防止由正极层与负极层的直接接触导致的短路。
另外,如图1所示,在发电元件中,固体电解质层可以形成在比正极集电体或负极集电体窄的范围。由此,例如在将集电体切断为预定形状时,能够减少在固体电解质层产生裂纹或其一部分脱落。另外,在切断时,能够减少切屑和切粉的产生。
或者,在发电元件中,固体电解质层的形成范围可以是与正极集电体或负极集电体的整个范围同样的范围。在集电体的整个区域形成固体电解质层后进行切断的情况下,在切断部附近的固体电解质层容易产生由裂纹或脱落导致的微小的缺陷。其结果,有可能损害固体电解质层作为绝缘体的功能。但是,根据实施方式1的技术构成,正极集电体与负极集电体不会接近。因此,难以导致正负极间的短路。
另外,如图1所示,在发电元件中,固体电解质层可以以覆盖负极活性物质层的形态形成。
或者,在发电元件中,固体电解质层可以以覆盖正极活性物质层的形态形成。
或者,在发电元件中,固体电解质层可以以覆盖正极活性物质层和负极活性物质层的形态形成。
再者,在实施方式1中,如图1所示,第1接合层110可以配置在第1正极活性物质层213的形成范围和第2负极活性物质层224的形成范围之中较小的那个范围的50%以上的范围。
根据以上的技术构成,通过在更大范围形成的第1接合层110,能够使第1发电元件210与第2发电元件220之间的机械接合和电连接更稳定化。另外,通过在更大范围形成的第1接合层110,能够更牢固地维持第1正极集电体211与第2负极集电体222相互不接触的状态。因此,能够使第1正极集电体211与第2负极集电体222之间的导通状态进一步低电阻化且稳定化。
图2是表示实施方式1中的电池1100的概略结构的图。
图2(a)是表示实施方式1中的电池1100的概略结构的x-z图(剖视图)。
图2(b)是表示实施方式1中的电池1100的概略结构的x-y图(俯视图)。
在实施方式1中的电池1100中,第1接合层110配置在第1正极活性物质层213与第2负极活性物质层224相对的整个范围。
根据以上的技术构成,通过在更大范围形成的第1接合层110,能够使第1发电元件210与第2发电元件220之间的机械接合和电连接更稳定化。另外,通过在更大范围形成的第1接合层110,能够更牢固地维持第1正极集电体211与第2负极集电体222相互不接触的状态。因此,能够使第1正极集电体211与第2负极集电体222之间的导通状态进一步低电阻化且稳定化。
再者,在图2所示的例子中,第2负极活性物质层224的形成范围包含第1正极活性物质层213的形成范围。因此,第1正极活性物质层213与第2负极活性物质层224相对的范围与第1正极活性物质层213的形成范围相同。所以,在图2所示的例子中,第1接合层110配置在第1正极活性物质层213的形成范围的整个范围。
图3是表示实施方式1中的电池1200的概略结构的剖视图。
实施方式1中的电池1200,除了上述的实施方式1中的电池1000的结构以外,还具备下述结构。
即,实施方式1中的电池1200具备第2接合层120和第3发电元件230。
第1发电元件210与第3发电元件230相互层叠。
第2接合层120将第1发电元件210与第3发电元件230接合。
第3发电元件230具备第3正极集电体231、第3负极集电体232、第3正极活性物质层233、第3负极活性物质层234和第3固体电解质层235。
第3正极活性物质层233与第3负极活性物质层234隔着第3固体电解质层235相互层叠。
第3正极活性物质层233与第3正极集电体231接触。第3正极活性物质层233配置在比第3正极集电体231窄的范围。
第3负极活性物质层234与第3负极集电体232接触。第3正极活性物质层233配置在比第3负极集电体232窄的范围。
第1负极集电体212与第3正极集电体231隔着第2接合层120相对。
第2接合层120在第1负极集电体212与第3正极集电体231之间,配置在第1负极活性物质层214的形成范围和第3正极活性物质层233的形成范围之中较小的那个范围内。
第1负极集电体212与第3正极集电体231在第1负极活性物质层214与第3正极活性物质层233相对的范围内相互不接触。
根据以上的技术构成,能够实现第1发电元件210与第3发电元件230之间的牢固的接合和稳定的电连接,并且降低正极集电体与负极集电体接触的可能性。即,在第1负极集电体212的端部和第3正极集电体231的端部,第2接合层120的厚度不会变得过剩。因此,能够避免由第2接合层120导致的第1负极集电体212的端部和第3正极集电体231的端部的变形。由此,能够防止第1负极集电体212与第1正极集电体211的接近和接触以及第3正极集电体231与第3负极集电体232的接近和接触。因此,例如即使是在正极层与负极层之间不具备隔板的全固体电池,也能够进一步降低正极集电体与负极集电体直接接触而使正极层与负极层短路的风险。另外,能够防止由第1负极集电体212的端部和第3正极集电体231的端部的变形引起的第1负极活性物质层214、第3正极活性物质层233和固体电解质层的劣化(例如裂纹的产生等)。
另外,通过第2接合层120,第1负极集电体212与第3正极集电体231相互不接触,因此能够使第1负极集电体212与第3正极集电体231之间的导通状态低电阻化且稳定化。所以,通过导通状态的低电阻化,例如即使是以大电流将第1发电元件210、第2发电元件220和第3发电元件230充放电的情况,也能够减少电压损失或发热等的发生。并且,通过导通状态的稳定化,例如即使是长期使用的情况,也能够减少第1负极集电体212和第3正极集电体231的腐蚀的发生。
再者,作为第2接合层120的材料,可使用能够用于第1接合层110的材料。
另外,第2接合层120可以是与第1接合层110相同的材料、形状和形成范围。
或者,第2接合层120可以是与第1接合层110不同的材料、形状和形成范围。
另外,在实施方式1中,第1发电元件210、第2发电元件220和第3发电元件230中的各构成要素(即正极集电体、负极集电体、正极活性物质层、负极活性物质层和固体电解质层)既可以分别为相同的材料和形成范围,也可以为不同的材料和形成范围。
另外,如图3所示,第3正极活性物质层233的形成范围可以小于第1负极活性物质层214的形成范围。此时,第2接合层120配置在第3正极活性物质层233的形成范围内。
或者,第3正极活性物质层233的形成范围可以大于第1负极活性物质层214的形成范围。此时,第2接合层120配置在第1负极活性物质层214的形成范围内。
或者,第3正极活性物质层233的形成范围与第1负极活性物质层214的形成范围可以相同。此时,第2接合层120配置在第3正极活性物质层233的形成范围(=第1负极活性物质层214的形成范围)内。
再者,在实施方式1中,如图3所示,第2接合层120可以配置在第1负极活性物质层214的形成范围和第3正极活性物质层233的形成范围之中较小的那个范围的50%以上的范围。
根据以上的技术构成,通过在更大范围形成的第2接合层120,能够使第1发电元件210与第3发电元件230之间的机械接合和电连接更稳定化。另外,通过在更大范围形成的第2接合层120,能够更牢固地维持第1负极集电体212与第3正极集电体231相互不接触的状态。因此,能够使第1负极集电体212与第3正极集电体231之间的导通状态进一步低电阻化且稳定化。
图4是表示实施方式1中的电池1300的概略结构的剖视图。
在实施方式1中的电池1300中,第2接合层120配置在第1负极活性物质层214与第3正极活性物质层233相对的整个范围。
根据以上的技术构成,通过在更大范围形成的第2接合层120,能够使第1发电元件210与第3发电元件230之间的机械接合和电连接进一步稳定化。另外,通过在更大范围形成的第2接合层120,能够更牢固地维持第1负极集电体212与第3正极集电体231相互不接触的状态。因此,能够使第1负极集电体212与第3正极集电体231之间的导通状态进一步低电阻化且稳定化。
再者,在图4所示的例子中,第1负极活性物质层214的形成范围包含第3正极活性物质层233的形成范围。因此,第1负极活性物质层214与第3正极活性物质层233相对的范围与第3正极活性物质层233的形成范围相同。所以,在图4所示的例子中,第2接合层120形成在第3正极活性物质层233的形成范围的整个范围。
图20是表示实施方式1中的电池1400的概略结构的图。
图20(a)是表示实施方式1中的电池1400的概略结构的x-z图(剖视图)。
图20(b)是表示实施方式1中的电池1400的概略结构的x-y图(俯视立体图)。
实施方式1中的电池1400,除了上述的实施方式1中的电池1000的结构以外,还具备下述结构。
即,实施方式1中的电池1400具备第1间隔保持体710。
第1间隔保持体710是保持第1发电元件210与第2发电元件220之间的间隔的部件。
第1间隔保持体710在第1正极集电体211与第2负极集电体222之间,配置在没有配置第1接合层110的位置。
根据以上的技术构成,通过第1间隔保持体710,能够保持第1正极集电体211与第2负极集电体222之间的间隔。因此,能够抑制第1正极集电体211和第2负极集电体222在没有配置第1接合层110的位置变形(例如相互接近或相互分离)。例如,即使是第1接合层110的厚度大的情况,也能够通过第1间隔保持体710抑制第1正极集电体211和第2负极集电体222的变形。由此,能够减少由第1正极集电体211或第2负极集电体222变形引起的活性物质或固体电解质的脱落等的发生。
再者,在实施方式1中的电池1400中,如图20所示,第1间隔保持体710可以包围第1接合层110的周围而配置。
根据以上的技术构成,通过包围第1接合层110的周围的第1间隔保持体710,能够更牢固地保持第1正极集电体211与第2负极集电体222之间的间隔。由此,能够进一步减少由第1正极集电体211或第2负极集电体222变形引起的活性物质或固体电解质的脱落等的发生。
再者,在实施方式1中的电池1400中,如图20所示,第1间隔保持体710可以不与第1正极集电体211和第2负极集电体222接触。例如,第1间隔保持体710的一侧的主面(例如主面的一部分或整个面)可以与第1正极集电体211密合(例如接合)。此时,第1间隔保持体710的另一侧的主面(例如主面的一部分或整个面)可以与第2负极集电体222密合(例如接合)。
根据以上的技术构成,能够通过第1间隔保持体710抑制第1接合层110的扩大。由此,能够在第1正极集电体211的端部和第2负极集电体222的端部进一步抑制第1接合层110的厚度变得过剩。因此,能够进一步避免由第1接合层110导致的第1正极集电体211的端部和第2负极集电体222的端部的变形。
再者,第1间隔保持体710的材料可以是一般公知的作为密封材料而使用的材料。第1间隔保持体710的材料例如可以是不具有导电性的材料(绝缘性的材料)。或者,第1间隔保持体710也可以是第1正极集电体211的一部分(凸部)和第2负极集电体222的一部分(凸部)之中的至少一者。
图21是表示实施方式1中的电池1500的概略结构的剖视图。
实施方式1中的电池1500,除了上述的实施方式1中的电池1400的结构以外,还具备下述结构。
即,实施方式1中的电池1500具备第2接合层120、第3发电元件230和第2间隔保持体720。
第2间隔保持体720是保持第1发电元件210与第3发电元件230之间的间隔的部件。
第2间隔保持体720在第1负极集电体212与第3正极集电体231之间,配置在没有配置第2接合层120的位置。
根据以上的技术构成,通过第2间隔保持体720,能够保持第1负极集电体212与第3正极集电体231之间的间隔。因此,能够抑制第1负极集电体212和第3正极集电体231在没有配置第2接合层120的位置变形(例如相互接近或相互分离)。例如,即使是第2接合层120的厚度大的情况,也能够通过第2间隔保持体720抑制第1负极集电体212和第3正极集电体231的变形。由此,能够减少由第1负极集电体212或第3正极集电体231变形引起的活性物质或固体电解质的脱落等的发生。
再者,在实施方式1中的电池1500中,如图21所示,第2间隔保持体720可以包围第2接合层120的周围而配置。
根据以上的技术构成,通过包围第2接合层120的周围的第2间隔保持体720,能够更牢固地保持第1负极集电体212与第3正极集电体231之间的间隔。由此,能够进一步减少由第1负极集电体212或第3正极集电体231变形引起的活性物质或固体电解质的脱落等的发生。
再者,在实施方式1中的电池1500中,如图21所示,第2间隔保持体720可以与第1负极集电体212和第3正极集电体231接触。例如,第2间隔保持体720的一侧的主面(例如主面的一部分或整个面)可以与第1负极集电体212密合(例如接合)。此时,第2间隔保持体720的另一侧的主面(例如主面的一部分或整个面)可以与第3正极集电体231密合(例如接合)。
根据以上的技术构成,能够通过第2间隔保持体720抑制第2接合层120的扩大。由此,能够在第1负极集电体212的端部和第3正极集电体231的端部进一步抑制第2接合层120的厚度变得过剩。因此,能够避免由第2接合层120导致的第1负极集电体212的端部和第3正极集电体231的端部的变形。
再者,第2间隔保持体720的材料可使用能够作为上述的第1间隔保持体710的材料而使用的材料。第2间隔保持体720的材料和第1间隔保持体710的材料既可以相同也可以不同。
再者,在实施方式1中可以具备四个以上的发电元件。此时,可以在四个以上的发电元件之间分别具备接合层。
再者,在实施方式1中,发电元件可以具备多个正极活性物质层、负极活性物质层和固体电解质层。此时,发电元件可以是多个正极活性物质层、负极活性物质层与固体电解质层隔着双极集电体层叠而成的双极层叠结构。
另外,实施方式1中的电池的制造方法作为后述的实施方式2进行说明。
(实施方式2)
以下,对实施方式2进行说明。适当省略与上述的实施方式1重复的说明。
图5是表示实施方式2中的电池制造装置2000的概略结构的图。
实施方式2中的电池制造装置2000具备层叠部300和接合层形成部400。
层叠部300将第1发电元件210与第2发电元件220层叠。
接合层形成部400形成将第1发电元件210与第2发电元件220接合的第1接合层110。
接合层形成部400在第1正极集电体211与第2负极集电体222之间,在第1正极活性物质层213的形成范围和第2负极活性物质层224的形成范围之中较小的那个范围内形成第1接合层110。
层叠部300在第1正极集电体211与第2负极集电体222隔着第1接合层110相对、且第1正极集电体211与第2负极集电体222在第1正极活性物质层213与第2负极活性物质层224相对的范围内相互不接触的状态下,将第1发电元件210与第2发电元件220层叠。
图6是表示实施方式2中的电池制造方法的流程图。
实施方式2中的电池制造方法使用了实施方式2中的电池制造装置2000。例如,实施方式2中的电池制造方法是在实施方式2中的电池制造装置2000中执行的电池制造方法。
实施方式2中的电池制造方法包括第1接合层形成工序S1101(=工序(a))以及第1和第2发电元件层叠工序S1102(=工序(b))。
第1接合层形成工序S1101是通过接合层形成部400形成将第1发电元件210与第2发电元件220接合的第1接合层110的工序。
第1和第2发电元件层叠工序S1102是通过层叠部300将第1发电元件210与第2发电元件220层叠的工序。
在第1接合层形成工序S1101中,通过接合层形成部400,在第1正极集电体211与第2负极集电体222之间,在第1正极活性物质层213的形成范围和第2负极活性物质层224的形成范围之中较小的那个范围内形成第1接合层110。
在第1和第2发电元件层叠工序S1102中,通过层叠部300,在第1正极集电体211与第2负极集电体222隔着第1接合层110相对、且第1正极集电体211与第2负极集电体222在第1正极活性物质层213与第2负极活性物质层224相对的范围内相互不接触的状态下,使第1发电元件210与第2发电元件220层叠。
通过以上的制造装置或制造方法,能够制造实施方式1中的电池。
通过以上的制造装置或制造方法,能够在电池的制造时,实现第1发电元件210与第2发电元件220之间的牢固的接合和稳定的电连接,并且降低正极集电体与负极集电体接触的可能性。即,在电池的制造时(例如压制工序等),在第1正极集电体211的端部和第2负极集电体222的端部,第1接合层110的厚度不会变得过剩。因此,能够避免由第1接合层110导致的第1正极集电体211的端部和第2负极集电体222的端部的变形。由此,能够防止第1正极集电体211与第1负极集电体212的接近和接触以及第2正极集电体221与第2负极集电体222的接近和接触。因此,例如即使是制造在正极层与负极层之间不具备隔板的全固体电池的情况,也能够降低正极集电体与负极集电体直接接触而使正极层与负极层短路的风险。另外,能够防止由第1正极集电体211的端部和第2负极集电体222的端部的变形引起的第1正极活性物质层213、第2负极活性物质层224和固体电解质层的劣化(例如裂纹的产生等)。
另外,通过第1接合层110,第1正极集电体211与第2负极集电体222相互不接触,因此能够使第1正极集电体211与第2负极集电体222之间的导通状态低电阻化且稳定化。因此,通过导通状态的低电阻化,例如即使是以大电流将第1发电元件210和第2发电元件220充放电的情况,也能够减少电压损失或发热等的发生。并且,通过导通状态的稳定化,例如即使是长期使用的情况,也能够减少第1正极集电体211和第2负极集电体222的腐蚀的发生。
另外,在实施方式2中的电池制造装置2000中,接合层形成部400可以在第1正极活性物质层213的形成范围和第2负极活性物质层224的形成范围之中较小的那个范围的50%以上的范围形成第1接合层110。
换言之,在实施方式2中的电池制造方法中,在第1接合层形成工序S1101中,可以通过接合层形成部400,在第1正极活性物质层213的形成范围和第2负极活性物质层224的形成范围之中较小的那个范围的50%以上的范围形成第1接合层110。
通过以上的制造装置或制造方法,能够在更大的范围形成第1接合层110。由此,能够使第1发电元件210与第2发电元件220之间的机械接合和电连接进一步稳定化。另外,通过在更大的范围形成的第1接合层110,能够更牢固地维持第1正极集电体211与第2负极集电体222相互不接触的状态。因此,能够使第1正极集电体211与第2负极集电体222之间的导通状态进一步低电阻化且稳定化。
另外,在实施方式2中的电池制造装置2000中,接合层形成部400可以在第1正极活性物质层213与第2负极活性物质层224相对的整个范围形成第1接合层110。
换言之,在实施方式2中的电池制造方法中,在第1接合层形成工序S1101中,可以通过接合层形成部400,在第1正极活性物质层213与第2负极活性物质层224相对的整个范围形成第1接合层110。
通过以上的制造装置或制造方法,能够在更大的范围形成第1接合层110。由此,能够使第1发电元件210与第2发电元件220之间的机械接合和电连接进一步稳定化。另外,通过在更大的范围形成的第1接合层110,能够更牢固地维持第1正极集电体211与第2负极集电体222相互不接触的状态。因此,能够使第1正极集电体211与第2负极集电体222之间的导通状态进一步低电阻化且稳定化。
图7是表示实施方式2中的电池制造方法的变形例的流程图。
实施方式2中的电池制造装置2000,如图5所示可以还具备压制部500。
在第1正极集电体211与第2负极集电体222之间形成第1接合层110之后,压制部500将第1发电元件210和第2发电元件220压制。
换言之,实施方式2中的电池制造方法可以还包括压制工序S1103(=工序(c))。
压制工序S1103是在第1正极集电体211与第2负极集电体222之间形成第1接合层110之后,通过压制部500将第1发电元件210和第2发电元件220压制的工序。
通过以上的制造装置或制造方法,能够将第1接合层110与第1发电元件210、第2发电元件220一起加压压迫。由此,例如能够将第1接合层110大范围薄薄且均匀地扩散。因此,能够进一步提高第1接合层110的接合力和导电性。所以,能够将第1发电元件210与第2发电元件220更牢固地接合,并且抑制第1接合层110成为高电阻层。
图8是表示实施方式2中的电池制造方法的变形例的流程图。
在实施方式2中的电池制造装置2000中,层叠部300可以将第1发电元件210与第3发电元件230层叠。
接合层形成部400可以形成将第1发电元件210与第3发电元件230接合的第2接合层120。
接合层形成部400可以在第1负极集电体212与第3正极集电体231之间,在第1负极活性物质层214的形成范围和第3正极活性物质层233的形成范围之中较小的那个范围内形成第2接合层120。
层叠部300可以在第1负极集电体212与第3正极集电体231隔着第2接合层120相对、且第1负极集电体212与第3正极集电体231在第1负极活性物质层214与第3正极活性物质层233相对的范围内相互不接触的状态下,将第1发电元件210与第3发电元件230层叠。
换言之,实施方式2中的电池制造方法可以还包括第2接合层形成工序S1201(=工序(d))、第1和第3发电元件层叠工序S1202(=工序(e))。
第2接合层形成工序S1201是通过接合层形成部400形成将第1发电元件210与第3发电元件230接合的第2接合层120的工序。
第1和第3发电元件层叠工序S1202是通过层叠部300将第1发电元件210与第3发电元件230层叠的工序。
在第2接合层形成工序S1201中,可以通过接合层形成部400,在第1负极集电体212与第3正极集电体231之间,在第1负极活性物质层214的形成范围和第3正极活性物质层233的形成范围之中较小的那个范围内形成第2接合层120。
在第1和第3发电元件层叠工序S1202中,可以通过层叠部300,在第1负极集电体212与第3正极集电体231隔着第2接合层120相对、且第1负极集电体212与第3正极集电体231在第1负极活性物质层214与第3正极活性物质层233相对的范围内相互不接触的状态下,使第1发电元件210与第3发电元件230层叠。
通过以上的制造装置或制造方法,在电池的制造时,能够实现第1发电元件210与第3发电元件230之间的牢固的接合和稳定的电连接,并且降低正极集电体与负极集电体接触的可能性。即,在电池的制造时(例如压制工序等),在第1负极集电体212的端部和第3正极集电体231的端部,第2接合层120的厚度不会变得过剩。因此,能够避免由第2接合层120导致的第1负极集电体212的端部和第3正极集电体231的端部的变形。由此,能够防止第1负极集电体212与第1正极集电体211的接近和接触、以及第3正极集电体231与第3负极集电体232的接近和接触。因此,例如即使是制造在正极层与负极层之间不具备隔板的全固体电池的情况,也能够进一步降低正极集电体与负极集电体直接接触而使正极层与负极层短路的风险。另外,能够防止由第1负极集电体212的端部和第3正极集电体231的端部的变形引起的第1负极活性物质层214、第3正极活性物质层233和固体电解质层的劣化(例如裂纹的产生等)。
另外,通过第2接合层120,第1负极集电体212与第3正极集电体231相互不接触,因此能够使第1负极集电体212与第3正极集电体231之间的导通状态低电阻化且稳定化。所以,通过导通状态的低电阻化,例如即使是以大电流将第1发电元件210、第2发电元件220和第3发电元件230充放电的情况,也能够减少电压损失或发热等的发生。并且,通过导通状态的稳定化,例如即使是长期使用的情况,也能够减少第1负极集电体212和第3正极集电体231的腐蚀的发生。
另外,在实施方式2中的电池制造装置2000中,接合层形成部400可以在第1负极活性物质层214的形成范围和第3正极活性物质层233的形成范围之中较小的那个范围的50%以上的范围形成第2接合层120。
换言之,在实施方式2中的电池制造方法中,在第2接合层形成工序S1201中,可以通过接合层形成部400,在第1负极活性物质层214的形成范围和第3正极活性物质层233的形成范围之中较小的那个范围的50%以上的范围形成第2接合层120。
通过以上的制造装置或制造方法,能够在更大的范围形成第2接合层120。由此,能够使第1发电元件210与第3发电元件230之间的机械接合和电连接进一步稳定化。另外,通过在更大的范围形成的第2接合层120,能够更牢固地维持第1负极集电体212与第3正极集电体231相互不接触的状态。因此,能够使第1负极集电体212与第3正极集电体231之间的导通状态进一步低电阻化且稳定化。
另外,在实施方式2中的电池制造装置2000中,接合层形成部400可以在第1负极活性物质层214与第3正极活性物质层233相对的整个范围形成第2接合层120。
换言之,在实施方式2中的电池制造方法中,在第2接合层形成工序S1201中,可以通过接合层形成部400,在第1负极活性物质层214与第3正极活性物质层233相对的整个范围形成第2接合层120。
通过以上的制造装置或制造方法,能够在更大的范围形成第2接合层120。由此,能够使第1发电元件210与第3发电元件230之间的机械接合和电连接进一步稳定化。另外,通过在更大的范围形成的第2接合层120,能够更牢固地维持第1负极集电体212与第3正极集电体231相互不接触的状态。因此,能够使第1负极集电体212与第3正极集电体231之间的导通状态进一步低电阻化且稳定化。
图9是表示实施方式2中的电池制造方法的变形例的流程图。
在实施方式2中的电池制造装置2000中,压制部500可以压制第1发电元件210、第2发电元件220和第3发电元件230。
压制部500,可以在第1正极集电体211与第2负极集电体222之间形成第1接合层110之后、且在第1负极集电体212与第3正极集电体231之间形成第2接合层120之后,压制第1发电元件210、第2发电元件220和第3发电元件230。
换言之,实施方式2中的电池制造方法可以还包括压制工序S1203(=工序(f))。
压制工序S1203是在第1正极集电体211与第2负极集电体222之间形成第1接合层110之后、且在第1负极集电体212与第3正极集电体231之间形成第2接合层120之后,通过压制部500压制第1发电元件210、第2发电元件220和第3发电元件230的工序。
通过以上的制造装置或制造方法,能够在更大的范围形成第2接合层120。由此,能够使第1发电元件210与第3发电元件230之间的机械接合和电连接进一步稳定化。另外,通过在更大的范围形成的第2接合层120,能够更牢固地维持第1负极集电体212与第3正极集电体231相互不接触的状态。因此,能够使第1负极集电体212与第3正极集电体231之间的导通状态进一步低电阻化且稳定化。
再者,在实施方式2中,作为第1发电元件210、第2发电元件220和第3发电元件230,可以使用预先准备的元件(制作好的元件)。
此时,层叠部300可以具备使作为层叠对象的发电元件移动的移动机构(例如辊)等。
此时,层叠部300例如可以使预先准备的第1发电元件210移动,在预先准备的第2发电元件220之上层叠第1发电元件210。并且,层叠部300例如可以使预先准备的第3发电元件230移动,在第1发电元件210与第2发电元件220的层叠体之上层叠第3发电元件230。
或者,第1发电元件210、第2发电元件220和第3发电元件230可以通过实施方式2中的制造装置和制造方法制作。
此时,层叠部300可以具备用于在集电体上形成正极活性物质层、固体电解质层和负极活性物质层的发电元件制作部。发电元件制作部可以具备将作为涂布剂的活性物质或固体电解质涂布的涂布机构。发电元件制作部例如可以具备吐出涂布剂的吐出机构(例如吐出口)、向吐出机构供给涂布剂的供给机构(例如罐和供给管)、使作为涂布对象的集电体等移动的移动机构(例如辊)等。
此时,层叠部300例如可以在预先准备的第2发电元件220之上,通过发电元件制作部形成第1发电元件210。并且,层叠部300例如可以在第1发电元件210与第2发电元件220的层叠体之上,通过发电元件制作部形成第3发电元件230。
另外,在实施方式2中,接合层形成部400可以具备将作为涂布剂的接合剂涂布的涂布机构。接合层形成部400例如可以具备吐出涂布剂的吐出机构(例如吐出口)、向吐出机构供给涂布剂的供给机构(例如罐和供给管)、使作为涂布对象的发电元件移动的移动机构(例如辊)等。
另外,在实施方式2中,接合层的形成方法(接合剂的赋予方法)可以根据接合剂的材质适当采用丝网印刷、模涂、喷墨、分配(dispenser)等一般公知的方法。
另外,在实施方式2中,接合剂的赋予时的形状可以是平面状、线状、点状的任一者。采用任一形状赋予接合剂,例如通过加压压迫等,接合剂呈层状扩散,成为接合层。
另外,在实施方式2中,压制部500可以具备对发电元件加压压迫的压制机构(例如压制板和汽缸)、使作为压制对象的发电元件移动的移动机构(例如辊)等。
关于以上的层叠部300、接合层形成部400和压制部500中可包含的各机构,可适当采用一般公知的装置和部件。
另外,实施方式2中的电池制造装置2000,如图5所示,可以还具备控制部600。
控制部600控制层叠部300、接合层形成部400和压制部500的工作。
控制部600例如可以由处理器和存储器构成。该处理器例如可以是CPU(中央处理器;Central Processing Unit)或MPU(微处理器;Micro-Processing Unit)等。此时,该处理器可以通过读取并执行存储器所存储的程序,执行本公开中示出的控制方法(电池制造方法)。
图22是表示实施方式2中的电池制造装置2100的概略结构的图。
实施方式2中的电池制造装置2100,除了上述的实施方式2中的电池制造装置2000的结构以外,还具备下述结构。
即,实施方式2中的电池制造装置2100具备间隔保持体形成部800。
间隔保持体形成部800用于形成第1间隔保持体710。间隔保持体形成部800在第1正极集电体211与第2负极集电体222之间,在没有配置第1接合层110的位置形成第1间隔保持体710。
图23是表示实施方式2中的电池制造方法的变形例的流程图。
图23所示的电池制造方法,除了图7所示的电池制造方法以外,还包括第1间隔保持体形成工序S1104(=工序(g))。
第1间隔保持体形成工序S1104是通过间隔保持体形成部800形成保持第1发电元件210与第2发电元件220之间的间隔的第1间隔保持体710的工序。
在第1间隔保持体形成工序S1104中,通过间隔保持体形成部800,在第1正极集电体211与第2负极集电体222之间,在没有配置第1接合层110的位置形成第1间隔保持体710。
通过以上的制造方法,例如可制作上述的图20所示的电池1400。
通过以上的制造装置或制造方法,在电池的制造时,能够通过第1间隔保持体710,保持第1正极集电体211与第2负极集电体222之间的间隔。因此,能够抑制第1正极集电体211和第2负极集电体222在没有配置第1接合层110的位置变形(例如相互接近或相互分离)。例如,即使是第1接合层110的厚度大的情况,也能够通过第1间隔保持体710抑制第1正极集电体211和第2负极集电体222的变形。由此,能够减少由第1正极集电体211或第2负极集电体222变形引起的活性物质或固体电解质的脱落等的发生。
再者,在实施方式2中的电池制造装置2100中,间隔保持体形成部800可以包围第1接合层110的周围而形成第1间隔保持体710。
换言之,在实施方式2中的电池制造方法中,在第1间隔保持体形成工序S1104中,可以通过间隔保持体形成部800,包围第1接合层110的周围而形成第1间隔保持体710。
通过以上的制造装置或制造方法,在电池的制造时,能够通过包围第1接合层110的周围的第1间隔保持体710,更牢固地保持第1正极集电体211与第2负极集电体222之间的间隔。由此,能够进一步减少由第1正极集电体211或第2负极集电体222变形引起的活性物质或固体电解质的脱落等的发生。
再者,在实施方式2中的电池制造方法中,第1间隔保持体形成工序S1104可以是在第1接合层形成工序S1101、第1和第2发电元件层叠工序S1102以及压制工序S1103的任一工序之后执行的工序。或者,第1间隔保持体形成工序S1104也可以是在第1接合层形成工序S1101、第1和第2发电元件层叠工序S1102以及压制工序S1103之中的任意两个工序之间执行的工序。
图24是表示实施方式2中的电池制造方法的变形例的流程图。
如图24所示,在实施方式2中的电池制造方法中,第1间隔保持体形成工序S1104可以在第1接合层形成工序S1101之后执行。此时,第1和第2发电元件层叠工序S1102可以在第1间隔保持体形成工序S1104之后执行。
此时,在第1和第2发电元件层叠工序S1102中,第1间隔保持体710可以与第1正极集电体211和第2负极集电体222接触。例如,第1间隔保持体710的一侧的主面(例如主面的一部分或整个面)可以与第1正极集电体211密合(例如接合)。此时,第1间隔保持体710的另一侧的主面(例如主面的一部分或整个面)可以与第2负极集电体222密合(例如接合)。
通过以上的制造装置或制造方法,能够通过第1间隔保持体710抑制电池的制造时的第1接合层110的扩散。由此,能够在第1正极集电体211的端部和第2负极集电体222的端部进一步抑制第1接合层110的厚度变得过剩。因此,能够进一步避免由第1接合层110导致的第1正极集电体211的端部和第2负极集电体222的端部的变形。
再者,间隔保持体形成部800可以形成第2间隔保持体720。间隔保持体形成部800可以在第1负极集电体212与第3正极集电体231之间、在没有配置第2接合层120的位置形成第2间隔保持体720。
图25是表示实施方式2中的电池制造方法的变形例的流程图。
图25所示的电池制造方法,除了图9所示的电池制造方法以外,还包括第1间隔保持体形成工序S1104(=工序(g))和第2间隔保持体形成工序S1204(=工序(h))。
第2间隔保持体形成工序S1204是通过间隔保持体形成部800形成保持第1发电元件210与第3发电元件230之间的间隔的第2间隔保持体720的工序。
在第2间隔保持体形成工序S1204中,通过间隔保持体形成部800,在第1负极集电体212与第3正极集电体231之间,在没有配置第2接合层120的位置形成第2间隔保持体720。
通过以上的制造方法,例如可制作上述的图21所示的电池1500。
通过以上的制造装置或制造方法,能够在电池的制造时,保持第1负极集电体212与第3正极集电体231之间的间隔。因此,能够抑制第1负极集电体212和第3正极集电体231在没有配置第2接合层120的位置变形(例如相互接近或相互分离)。例如,即使是第2接合层120的厚度大的情况,也能够通过第2间隔保持体720抑制第1负极集电体212和第3正极集电体231的变形。由此,能够减少由第1负极集电体212或第3正极集电体231变形引起的活性物质或固体电解质的脱落等的发生。
再者,在实施方式2中的电池制造装置2100中,间隔保持体形成部800可以包围第2接合层120的周围而形成第2间隔保持体720。
换言之,在实施方式2中的电池制造方法中,在第2间隔保持体形成工序S1204中,可以通过间隔保持体形成部800,包围第2接合层120的周围而形成第2间隔保持体720。
通过以上的制造装置或制造方法,能够在电池的制造时,通过包围第2接合层120的周围的第2间隔保持体720,更牢固地保持第1负极集电体212与第3正极集电体231之间的间隔。由此,能够进一步减少由第1负极集电体212或第3正极集电体231变形引起的活性物质或固体电解质的脱落等的发生。
再者,在实施方式2中的电池制造方法中,第2间隔保持体形成工序S1204可以是在第1接合层形成工序S1101、第1和第2发电元件层叠工序S1102、第2接合层形成工序S1201、第1和第3发电元件层叠工序S1202、压制工序S1203、以及第1间隔保持体形成工序S1104的任一工序之后执行的工序。或者,第2间隔保持体形成工序S1204也可以是在第1接合层形成工序S1101、第1和第2发电元件层叠工序S1102、第2接合层形成工序S1201、第1和第3发电元件层叠工序S1202、压制工序S1203、以及第1间隔保持体形成工序S1104之中的任意两个工序之间执行的工序。
图26是表示实施方式2中的电池制造方法的变形例的流程图。
如图26所示,在实施方式2中的电池制造方法中,第2间隔保持体形成工序S1204可以在第2接合层形成工序S1201之后执行。此时,第1和第3发电元件层叠工序S1202可以在第2间隔保持体形成工序S1204之后执行。
此时,在第1和第3发电元件层叠工序S1202中,第1间隔保持体710可以与第1负极集电体212和第3正极集电体231接触。例如,第2间隔保持体720的一侧的主面(例如主面的一部分或整个面)可以与第1负极集电体212密合(例如接合)。此时,第2间隔保持体720的另一侧的主面(例如主面的一部分或整个面)可以与第3正极集电体231密合(例如接合)。
通过以上的制造装置或制造方法,能够通过第2间隔保持体720抑制电池的制造时的第2接合层120的扩散。由此,能够在第1负极集电体212的端部和第3正极集电体231的端部进一步抑制第2接合层120的厚度变得过剩。因此,能够进一步避免由第2接合层120导致的第1负极集电体212的端部和第3正极集电体231的端部的变形。
再者,在实施方式2中的电池制造装置2100中,控制部600控制层叠部300、接合层形成部400、压制部500和间隔保持体形成部800的工作。
再者,在实施方式2中,间隔保持体形成部800可以具备将作为涂布剂的间隔保持体材料涂布的涂布机构。间隔保持体形成部800例如可以具备吐出涂布剂的吐出机构(例如吐出口)、向吐出机构供给涂布剂的供给机构(例如罐和供给管)、使作为涂布对象的发电元件移动的移动机构(例如辊)等。
以下,对实施方式2中的电池制造方法的具体的一例进行说明。
图10是表示制造过程中的第1发电元件210的构成部件的概略结构的剖视图。
如图10所示,在第1正极集电体211上形成第1正极活性物质层213。即,将第1正极活性物质层213中含有的材料与溶剂一起混炼,将所得到的糊状的涂料涂布在第1正极集电体211上并进行干燥,制作第1正极活性物质层213。为了提高第1正极活性物质层213的密度,可以在干燥后进行压制。这样制作的第1正极活性物质层213的厚度例如为5~300μm。
图11是表示制造过程中的第1发电元件210的构成部件的概略结构的剖视图。
如图11所示,在第1负极集电体212上形成第1负极活性物质层214。即,将第1负极活性物质层214中含有的材料与溶剂一起混炼,将所得到的糊状的涂料涂布在第1负极集电体212上并进行干燥,制作第1负极活性物质层214。为了提高第1负极活性物质层214的密度,可以对负极板进行压制。这样制作的第1负极活性物质层214的厚度例如为5~300μm。
图12是表示制造过程中的第1发电元件210的构成部件的概略结构的剖视图。
如图12所示,在第1正极活性物质层213上形成第1固体电解质层215。即,将第1固体电解质层215中含有的材料与溶剂一起混炼,将所得到的糊状的涂料涂布在第1正极活性物质层213上并进行干燥,制作第1固体电解质层215。
图13是表示第1发电元件210的概略结构的剖视图。
如图13所示,将在第1正极活性物质层213上形成有第1固体电解质层215的图12所示的正极板、与图11所示的负极板,以第1正极活性物质层213与第1负极活性物质层214隔着第1固体电解质层215相对的方式重叠,形成第1发电元件210。
或者,第1发电元件210可以是以下的结构。
图14是表示制造过程中的第1发电元件210的构成部件的概略结构的剖视图。
如图14所示,在第1负极活性物质层214上形成第1固体电解质层215。
图15是表示第1发电元件210的概略结构的剖视图。
如图15所示,将图10所示的正极板、与在第1负极活性物质层214上形成有第1固体电解质层215的图14所示的负极板,以第1正极活性物质层213与第1负极活性物质层214隔着第1固体电解质层215相对的方式重叠,形成第1发电元件210。
对以上的图13或图15所示的第1发电元件210进行加压压迫。通过加压压迫,能够成为各层致密且相互良好的接合状态。在此,在接合时可以不使第1正极活性物质层213的形成面内位置从相对的第1负极活性物质层214的形成面内位置内伸出。
再者,对于以上的制造工序中的第1发电元件210的各层的形成顺序不特别限定。另外,关于第1发电元件210的各层的形成,例如可采用依次层叠、贴合、转印、以及这些的组合方法。
通过与以上的第1发电元件210的制作方法同样的方法,制作第2发电元件220和第3发电元件230。
图16是表示制造过程中的各发电元件和各接合层的概略结构的剖视图。
首先,实施第1接合层形成工序S1101。即,通过接合层形成部400,在第1正极集电体211与第2负极集电体222之间的第2负极集电体222上,在第1正极活性物质层213的形成范围和第2负极活性物质层224的形成范围之中较小的那个(即第1正极活性物质层213的形成范围)范围内形成(涂布)第1接合层110。
接着,实施第1和第2发电元件层叠工序S1102。即,通过层叠部300,在第1正极集电体211与第2负极集电体222隔着第1接合层110相对、且第1正极集电体211与第2负极集电体222在第1正极活性物质层213与第2负极活性物质层224相对的范围内相互不接触的状态下,在第2发电元件220上(即第1接合层110上)层叠第1发电元件210。
然后,实施第2接合层形成工序S1201。即,通过接合层形成部400,在第1负极集电体212与第3正极集电体231之间的第1负极集电体212上,在第1负极活性物质层214的形成范围和第3正极活性物质层233的形成范围之中较小的那个(即第3正极活性物质层233的形成范围)范围内形成(涂布)第2接合层120。
接着,实施第1和第3发电元件层叠工序S1202。即,通过层叠部300,在第1负极集电体212与第3正极集电体231隔着第2接合层120相对、且第1负极集电体212与第3正极集电体231在第1负极活性物质层214与第3正极活性物质层233相对的范围内相互不接触的状态下,在第1发电元件210上(即第2接合层120上)层叠第3发电元件230。
然后,实施压制工序S1203。即,通过压制部500,对由第2发电元件220、第1接合层110、第1发电元件210、第2接合层120和第3发电元件230构成的层叠体进行压制。再者,压制方向(加压方向)为图16中的箭头所示的方向。
通过以上的制造方法,例如可制作上述的图3所示的电池1200。
再者,第1接合层110和第2接合层120可以形成(涂布)在更大的范围。由此,例如可制作上述的图4所示的电池1300。
如上所述,向单电池元件的正极集电体与另一单电池元件的负极集电体之间赋予导电性接合剂,进行加压压迫。在此,在图16所示的例子中,在构成各发电元件的正极集电体、正极活性物质层、固体电解质层、负极活性物质层和负极集电体之中,正极活性物质层的形成范围最小。即,正极活性物质层的形成范围包含在其它所有结构层的形成范围之中。此时,导电性接合剂的赋予范围成为在加压压迫后接合层不从正极活性物质层的形成范围伸出的程度且尽可能大的范围。即,如图16所示,通过使用以在加压压迫时只在正极活性物质层体的范围内扩散的程度赋予的导电性接合剂进行加压压迫而接合。该情况下,在接合剂的赋予范围的整个面,导电性接合剂被最强力地压迫,成为薄的接合剂层。因此,在接合层中不形成厚度变得过剩的部分。
另外,可以赋予导电性接合剂以使得加压压迫后的接合层形成在正极活性物质层的形成范围的至少50%以上(或80%以上)的区域。由此,在单电池元件的主要部分之中形成区域最小的正极活性物质层的形成区域中,能够消除相邻的单电池元件的正负极的集电体简单接触的部分。
图17是表示比较例1中的电池910的制造过程中的各发电元件和接合层的概略结构的剖视图。
在比较例1的电池910的制造方法中,如图17所示,在第2负极集电体222上,在比第1正极活性物质层213的形成范围和第2负极活性物质层224的形成范围之中较小的那个(即第1正极活性物质层213的形成范围)范围靠外侧形成(涂布)接合层191。
即,在比较例1的电池910的制造方法中,接合层191形成(涂布)在比第1正极活性物质层213的形成范围和第2负极活性物质层224的形成范围的任一范围大的范围(例如第2负极集电体222的整个面的范围)。
在图17所示的接合剂的涂布状态下进行加压压迫。再者,压制方向(加压方向)是图17的箭头所示的方向。在第1正极活性物质层213的形成范围中,接合剂被最强力地压迫,成为薄的接合层191。但是,位于第1正极活性物质层213的形成范围外的接合层191的厚度,变得比位于第1正极活性物质层213的形成范围内的接合层191的厚度厚。即,在比较例1中,如图18所示,在比第1正极活性物质层213的形成范围和第2负极活性物质层224的形成范围靠外侧,接合层191的厚度变得过剩。因此,由接合层191导致在第1正极集电体211的端部和第2负极集电体222的端部发生变形。
与此相对,通过实施方式2中的制造装置或制造方法,如上所述,第1接合层110的厚度不会变得过剩。因此,能够实现第1发电元件210与第2发电元件220之间的牢固的接合和电连接,并且降低正极集电体与负极集电体接触的可能性。另外,能够防止第1正极活性物质层213、第2负极活性物质层224和固体电解质层的劣化(例如裂纹的产生等)。
在全固体电池中取代电解液而使用固体电解质。因此,有利于构成将多个电池串联的结构。例如,能够构成将双极结构串联的双极全固体电池,所述双极结构是将在表面和背面形成有正极活性物质层和负极活性物质层的电集体隔着固体电解质层反复层叠而成的。另外,双极全固体电池也可以通过准备多个将正极集电体、正极活性物质层、固体电解质层、负极活性物质层、负极集电体层叠而成的单电池,将正极集电体与负极集电体电接合而形成。在构成这样的接合型的双极全固体电池时,接合构造特别重要。因此,通过以上的实施方式1或实施方式2的接合构造,例如能够实现适合大电流使用并且可靠性优异的双极全固体电池。
产业可利用性
本公开可很好地用作需求操作便利性、可靠性、大电流特性等的各种电子设备、电器设备、电动车等的电池。

Claims (25)

1.一种电池,具备:
第1发电元件;
与所述第1发电元件层叠的第2发电元件;以及
将所述第1发电元件与所述第2发电元件接合的第1接合层,
所述第1发电元件具备第1正极集电体、第1负极集电体、第1正极活性物质层、第1负极活性物质层和第1固体电解质层,
所述第1正极活性物质层与所述第1负极活性物质层隔着所述第1固体电解质层相互层叠,
所述第1正极活性物质层与所述第1正极集电体接触,配置在比所述第1正极集电体窄的范围,
所述第1负极活性物质层与所述第1负极集电体接触,配置在比所述第1负极集电体窄的范围,
所述第2发电元件具备第2正极集电体、第2负极集电体、第2正极活性物质层、第2负极活性物质层和第2固体电解质层,
所述第2正极活性物质层与所述第2负极活性物质层隔着所述第2固体电解质层相互层叠,
所述第2正极活性物质层与所述第2正极集电体接触,配置在比所述第2正极集电体窄的范围,
所述第2负极活性物质层与所述第2负极集电体接触,配置在比所述第2负极集电体窄的范围,
所述第1正极集电体与所述第2负极集电体隔着所述第1接合层相对,
所述第1接合层在所述第1正极集电体与所述第2负极集电体之间,配置在所述第1正极活性物质层的形成范围和所述第2负极活性物质层的形成范围之中较小的那个范围内,
所述第1正极集电体与所述第2负极集电体在所述第1正极活性物质层与所述第2负极活性物质层相对的范围内相互不接触,
所述电池还具备保持所述第1发电元件与所述第2发电元件之间的间隔的第1间隔保持体,
所述第1间隔保持体在所述第1正极集电体与所述第2负极集电体之间,配置在没有配置所述第1接合层的位置。
2.根据权利要求1所述的电池,所述第1接合层配置在所述第1正极活性物质层的形成范围和所述第2负极活性物质层的形成范围之中较小的那个范围的50%以上的范围。
3.根据权利要求1所述的电池,所述第1接合层配置在所述第1正极活性物质层与所述第2负极活性物质层相对的整个范围。
4.根据权利要求1所述的电池,所述第1间隔保持体包围所述第1接合层的周围而配置。
5.根据权利要求1所述的电池,所述第1间隔保持体与所述第1正极集电体和所述第2负极集电体接触。
6.根据权利要求1所述的电池,还具备:
与所述第1发电元件层叠的第3发电元件;以及
将所述第1发电元件与所述第3发电元件接合的第2接合层,
所述第3发电元件具备第3正极集电体、第3负极集电体、第3正极活性物质层、第3负极活性物质层和第3固体电解质层,
所述第3正极活性物质层与所述第3负极活性物质层隔着所述第3固体电解质层相互层叠,
所述第3正极活性物质层与所述第3正极集电体接触,配置在比所述第3正极集电体窄的范围,
所述第3负极活性物质层与所述第3负极集电体接触,配置在比所述第3负极集电体窄的范围,
所述第1负极集电体与所述第3正极集电体隔着所述第2接合层相对,
所述第2接合层在所述第1负极集电体与所述第3正极集电体之间,配置在所述第1负极活性物质层的形成范围和所述第3正极活性物质层的形成范围之中较小的那个范围内,
所述第1负极集电体与所述第3正极集电体在所述第1负极活性物质层与所述第3正极活性物质层相对的范围内相互不接触。
7.根据权利要求6所述的电池,所述第2接合层配置在所述第1负极活性物质层的形成范围和所述第3正极活性物质层的形成范围之中较小的那个范围的50%以上的范围。
8.根据权利要求6所述的电池,所述第2接合层配置在所述第1负极活性物质层与所述第3正极活性物质层相对的整个范围。
9.根据权利要求6所述的电池,还具备保持所述第1发电元件与所述第3发电元件之间的间隔的第2间隔保持体,
所述第2间隔保持体在所述第1负极集电体与所述第3正极集电体之间,配置在没有配置所述第2接合层的位置。
10.根据权利要求9所述的电池,所述第2间隔保持体包围所述第2接合层的周围而配置。
11.根据权利要求9所述的电池,所述第2间隔保持体与所述第1负极集电体和所述第3正极集电体接触。
12.一种电池制造方法,使用电池制造装置,
所述电池制造装置具备层叠部和接合层形成部,
所述电池制造方法包括以下工序:
通过所述接合层形成部,形成将第1发电元件与第2发电元件接合的第1接合层的工序a;以及
通过所述层叠部,将所述第1发电元件与所述第2发电元件层叠的工序b,
所述第1发电元件具备第1正极集电体、第1负极集电体、第1正极活性物质层、第1负极活性物质层和第1固体电解质层,
所述第1正极活性物质层与所述第1负极活性物质层隔着所述第1固体电解质层相互层叠,
所述第1正极活性物质层与所述第1正极集电体接触,配置在比所述第1正极集电体窄的范围,
所述第1负极活性物质层与所述第1负极集电体接触,配置在比所述第1负极集电体窄的范围,
所述第2发电元件具备第2正极集电体、第2负极集电体、第2正极活性物质层、第2负极活性物质层和第2固体电解质层,
所述第2正极活性物质层与所述第2负极活性物质层隔着所述第2固体电解质层相互层叠,
所述第2正极活性物质层与所述第2正极集电体接触,配置在比所述第2正极集电体窄的范围,
所述第2负极活性物质层与所述第2负极集电体接触,配置在比所述第2负极集电体窄的范围,
在所述工序a中,通过所述接合层形成部,在所述第1正极集电体与所述第2负极集电体之间,在所述第1正极活性物质层的形成范围和所述第2负极活性物质层的形成范围之中较小的那个范围内形成所述第1接合层,
在所述工序b中,通过所述层叠部,在所述第1正极集电体与所述第2负极集电体隔着所述第1接合层相对、且所述第1正极集电体与所述第2负极集电体在所述第1正极活性物质层与所述第2负极活性物质层相对的范围内相互不接触的状态下,使所述第1发电元件与所述第2发电元件层叠,
所述电池制造装置还具备间隔保持体形成部,
所述电池制造方法还包括通过所述间隔保持体形成部,形成保持所述第1发电元件与所述第2发电元件之间的间隔的第1间隔保持体的工序g,
在所述工序g中,通过所述间隔保持体形成部,在所述第1正极集电体与所述第2负极集电体之间,在没有配置所述第1接合层的位置形成所述第1间隔保持体。
13.根据权利要求12所述的电池制造方法,在所述工序a中,通过所述接合层形成部,在所述第1正极活性物质层的形成范围和所述第2负极活性物质层的形成范围之中较小的那个范围的50%以上的范围形成所述第1接合层。
14.根据权利要求12所述的电池制造方法,在所述工序a中,通过所述接合层形成部,在所述第1正极活性物质层与所述第2负极活性物质层相对的整个范围形成所述第1接合层。
15.根据权利要求12所述的电池制造方法,所述电池制造装置还具备压制部,
所述电池制造方法还包括在所述第1正极集电体与所述第2负极集电体之间形成所述第1接合层之后,通过所述压制部将所述第1发电元件和所述第2发电元件压制的工序c。
16.根据权利要求12所述的电池制造方法,在所述工序g中,通过所述间隔保持体形成部,包围所述第1接合层的周围而形成所述第1间隔保持体。
17.根据权利要求12所述的电池制造方法,所述工序b在所述工序g之后执行,
在所述工序b中,所述第1间隔保持体与所述第1正极集电体和所述第2负极集电体接触。
18.根据权利要求12所述的电池制造方法,还包括以下工序:
通过所述接合层形成部,形成将所述第1发电元件与第3发电元件接合的第2接合层的工序d;以及
通过所述层叠部,将所述第1发电元件与所述第3发电元件层叠的工序e,
所述第3发电元件具备第3正极集电体、第3负极集电体、第3正极活性物质层、第3负极活性物质层和第3固体电解质层,
所述第3正极活性物质层与所述第3负极活性物质层隔着所述第3固体电解质层相互层叠,
所述第3正极活性物质层与所述第3正极集电体接触,配置在比所述第3正极集电体窄的范围,
所述第3负极活性物质层与所述第3负极集电体接触,配置在比所述第3负极集电体窄的范围,
在所述工序d中,通过所述接合层形成部,在所述第1负极集电体与所述第3正极集电体之间,在所述第1负极活性物质层的形成范围和所述第3正极活性物质层的形成范围之中较小的那个范围内形成所述第2接合层,
在所述工序e中,通过所述层叠部,在所述第1负极集电体与所述第3正极集电体隔着所述第2接合层相对、且所述第1负极集电体与所述第3正极集电体在所述第1负极活性物质层与所述第3正极活性物质层相对的范围内相互不接触的状态下,使所述第1发电元件与所述第3发电元件层叠。
19.根据权利要求18所述的电池制造方法,在所述工序d中,通过所述接合层形成部,在所述第1负极活性物质层的形成范围和所述第3正极活性物质层的形成范围之中较小的那个范围的50%以上的范围形成所述第2接合层。
20.根据权利要求18所述的电池制造方法,在所述工序d中,通过所述接合层形成部,在所述第1负极活性物质层与所述第3正极活性物质层相对的整个范围形成所述第2接合层。
21.根据权利要求18所述的电池制造方法,所述电池制造装置还具备压制部,
所述电池制造方法还包括在所述第1正极集电体与所述第2负极集电体之间形成所述第1接合层之后、且在所述第1负极集电体与所述第3正极集电体之间形成所述第2接合层之后,通过所述压制部,将所述第1发电元件、所述第2发电元件和所述第3发电元件压制的工序f。
22.根据权利要求18所述的电池制造方法,所述电池制造装置还具备间隔保持体形成部,
所述电池制造方法还包括通过所述间隔保持体形成部,形成保持所述第1发电元件与所述第3发电元件之间的间隔的第2间隔保持体的工序h,
在所述工序h中,通过所述间隔保持体形成部,在所述第1负极集电体与所述第3正极集电体之间,在没有配置所述第2接合层的位置形成所述第2间隔保持体。
23.根据权利要求22所述的电池制造方法,在所述工序h中,通过所述间隔保持体形成部,包围所述第2接合层的周围而形成所述第2间隔保持体。
24.根据权利要求22所述的电池制造方法,所述工序e在所述工序h之后执行,
在所述工序e中,所述第2间隔保持体与所述第1负极集电体和所述第3正极集电体接触。
25.一种电池制造装置,具备:
形成将第1发电元件与第2发电元件接合的第1接合层的接合层形成部;
将所述第1发电元件与所述第2发电元件层叠的层叠部;以及
间隔保持体形成部,其用于形成保持所述第1发电元件与所述第2发电元件之间的间隔的第1间隔保持体,
所述第1发电元件具备第1正极集电体、第1负极集电体、第1正极活性物质层、第1负极活性物质层和第1固体电解质层,
所述第1正极活性物质层与所述第1负极活性物质层隔着所述第1固体电解质层相互层叠,
所述第1正极活性物质层与所述第1正极集电体接触,配置在比所述第1正极集电体窄的范围,
所述第1负极活性物质层与所述第1负极集电体接触,配置在比所述第1负极集电体窄的范围,
所述第2发电元件具备第2正极集电体、第2负极集电体、第2正极活性物质层、第2负极活性物质层和第2固体电解质层,
所述第2正极活性物质层与所述第2负极活性物质层隔着所述第2固体电解质层相互层叠,
所述第2正极活性物质层与所述第2正极集电体接触,配置在比所述第2正极集电体窄的范围,
所述第2负极活性物质层与所述第2负极集电体接触,配置在比所述第2负极集电体窄的范围,
所述接合层形成部在所述第1正极集电体与所述第2负极集电体之间,在所述第1正极活性物质层的形成范围和所述第2负极活性物质层的形成范围之中较小的那个范围内形成所述第1接合层,
所述层叠部在所述第1正极集电体与所述第2负极集电体隔着所述第1接合层相对、且所述第1正极集电体与所述第2负极集电体在所述第1正极活性物质层与所述第2负极活性物质层相对的范围内相互不接触的状态下,将所述第1发电元件与所述第2发电元件层叠,
所述间隔保持体形成部,在所述第1正极集电体与所述第2负极集电体之间、没有配置所述第1接合层的位置形成所述第1间隔保持体。
CN201710036478.3A 2016-04-25 2017-01-18 电池、电池制造方法和电池制造装置 Active CN107305960B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-086781 2016-04-25
JP2016086781 2016-04-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107305960A CN107305960A (zh) 2017-10-31
CN107305960B true CN107305960B (zh) 2022-03-29

Family

ID=60088553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710036478.3A Active CN107305960B (zh) 2016-04-25 2017-01-18 电池、电池制造方法和电池制造装置

Country Status (3)

Country Link
US (2) US10305137B2 (zh)
JP (1) JP7018576B2 (zh)
CN (1) CN107305960B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019146294A1 (ja) * 2018-01-26 2019-08-01 パナソニックIpマネジメント株式会社 電池
PL3804019T3 (pl) * 2018-05-30 2024-04-15 Robert Bosch Gmbh Akumulator zawierający ogniwa dwubiegunowe z krawędziowym urządzeniem izolacyjnym osadzonym na ramie nośnej
JP7397792B2 (ja) * 2018-06-22 2023-12-13 株式会社半導体エネルギー研究所 正極活物質、正極、および二次電池、ならびに正極の作製方法
DE102018220539A1 (de) * 2018-11-29 2020-06-04 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle, Batteriemodul und dessen Verwendung
EP3940847A4 (en) * 2019-03-12 2022-05-04 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. LAMINATED BATTERY
KR20210075774A (ko) * 2019-12-13 2021-06-23 현대자동차주식회사 충방전 기능을 갖는 차체 부재
KR20210075773A (ko) 2019-12-13 2021-06-23 현대자동차주식회사 충방전 기능을 갖는 차체 부재

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202259480U (zh) * 2010-03-24 2012-05-30 日产自动车株式会社 双极型电池的密封构造及双极型电池
CN102656729A (zh) * 2010-06-29 2012-09-05 松下电器产业株式会社 薄型柔性电池
WO2016031688A1 (ja) * 2014-08-25 2016-03-03 日産自動車株式会社 積層型電池およびその製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004134210A (ja) * 2002-10-10 2004-04-30 Nissan Motor Co Ltd 積層型電池、組電池および車両
JP5233435B2 (ja) 2007-11-01 2013-07-10 日産自動車株式会社 双極型二次電池
RU2544484C2 (ru) * 2009-11-20 2015-03-20 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Токосъемник для двухполюсной аккумуляторной батареи
JP5770553B2 (ja) * 2011-07-26 2015-08-26 日産自動車株式会社 双極型リチウムイオン二次電池用集電体
JP6430875B2 (ja) * 2015-03-27 2018-11-28 日産自動車株式会社 リチウム電池用正極
US10665901B2 (en) * 2017-02-24 2020-05-26 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Battery and battery manufacturing method with folded construction

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202259480U (zh) * 2010-03-24 2012-05-30 日产自动车株式会社 双极型电池的密封构造及双极型电池
CN102656729A (zh) * 2010-06-29 2012-09-05 松下电器产业株式会社 薄型柔性电池
WO2016031688A1 (ja) * 2014-08-25 2016-03-03 日産自動車株式会社 積層型電池およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107305960A (zh) 2017-10-31
JP2017199662A (ja) 2017-11-02
JP7018576B2 (ja) 2022-02-14
US11024867B2 (en) 2021-06-01
US20170309946A1 (en) 2017-10-26
US10305137B2 (en) 2019-05-28
US20190237796A1 (en) 2019-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107305960B (zh) 电池、电池制造方法和电池制造装置
KR100848788B1 (ko) 결합부에서 전극 탭들의 크기가 동일한 전극조립체 및 이를포함하고 있는 전기화학 셀
JP6575557B2 (ja) 全固体電池及び全固体電池の製造方法
CN108511763B (zh) 电池和电池制造方法
KR102158246B1 (ko) 전고체 전지
US10714789B2 (en) All-solid state battery
JP7199041B2 (ja) 電池、および、電池製造方法、および、電池製造装置
KR100644529B1 (ko) 분리막 시트 및 이를 이용한 전기 이중층 캐패시터의제조방법
JP2011150974A (ja) 電極体、および当該電極体の製造方法
JP2019061952A (ja) 電池
WO2020017467A1 (ja) 固体電池用正極、固体電池用正極の製造方法、および固体電池
KR101735511B1 (ko) 패턴화된 형상을 갖는 배터리 셀 및 그 제조방법
US6371997B1 (en) Method for manufacturing lithium polymer secondary battery and lithium polymer secondary battery made by the method
CN107871893B (zh) 用于制造用于电池单池的电极堆叠的方法和电池单池
JP2019185973A (ja) 全固体電池
CN107305959B (zh) 电池和电池制造方法以及电池制造装置
JP2006245149A (ja) 湿式電解コンデンサ及びその製造方法
WO2020022111A1 (ja) 固体電池用正極、固体電池用正極の製造方法、および固体電池
CN208078090U (zh) 电极、电芯、电池以及电子设备
JP2016018772A (ja) 電気デバイス
WO2018042942A1 (ja) 積層型電池用電極及び積層型電池
KR101306600B1 (ko) 표면 실장형 슈퍼 커패시터의 제조 방법
JP5845706B2 (ja) 二次電池とその製造方法
JP2019003757A (ja) 全固体電池及びその製造方法
JP2016018773A (ja) 電気デバイス

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant