CN111344892A - 层叠型全固体电池 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种具有容量不易小于额定容量的结构的层叠型全固体电池。多个第一内部电极(11)包括第1‑1内部电极(11a)和第1‑2内部电极(11b)。第1‑1内部电极(11a)露出至第1棱线部(101)。第1‑2内部电极(11b)露出至第一端面(10e)。第1‑1内部电极(11a)中的、位于最靠第一主面(10a)侧的内部电极的第二端面(10f)侧端部位于比第1‑2内部电极(11b)的第二端面(10f)侧端部更靠第一端面(10e)侧处。

Description

层叠型全固体电池
技术领域
本发明涉及层叠型全固体电池。
背景技术
以往，已知有不使用电解液的、使用了固体电解质的全固体电池。全固体电池由于不使用电解液，因此不会发生电解液的泄漏，另外，即使在高温气氛下也工作。因此，对全固体电池的关注不断在提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-266034号公报
例如，从实现高容量的全固体电池的观点出发，也可考虑如下情况：如专利文献1所记载的层叠型陶瓷电子部件那样，层叠由正极、固体电解质层以及负极构成的元件，制成层叠型全固体电池。另外，也可考虑如下情况：如专利文献1所记载的层叠型陶瓷电子部件那样，为了抑制在层叠型全固体电池的棱线部和角部产生裂纹、缺口，将棱线部、角部形成为被倒圆的形状。
然而，本发明人进行了深入研究，结果发现：在将棱线部形成为被倒圆的形状的层叠型全固体电池中，存在容量小于额定容量的情况。
发明内容
本发明的主要课题在于，提供一种具有容量不易小于额定容量的结构的层叠型全固体电池。
本发明所涉及的全固体电池具备电池主体、多个第一内部电极、多个第二内部电极、第一外部电极以及第二外部电极。电池主体具有第一及第二主面、第一及第二侧面、第一及第二端面、第一棱线部、第二棱线部、第三棱线部以及第四棱线部。第一及第二主面沿着长度方向和宽度方向延伸。第一及第二侧面沿着长度方向和厚度方向延伸。第一及第二端面沿着宽度方向和厚度方向延伸。第一棱线部由第一主面和第一端面构成。第一棱线部具有被倒圆的形状。第二棱线部由第一主面和第二端面构成。第二棱线部具有被倒圆的形状。第三棱线部由第二主面和第一端面构成。第三棱线部具有被倒圆的形状。第四棱线部由第二主面和第二端面构成。第四棱线部具有被倒圆的形状。电池主体包含固体电解质。多个第一内部电极从第一端面侧朝向第二端面侧延伸。多个第二内部电极从第二端面侧朝向第一端面侧延伸。多个第二内部电极在厚度方向上与第一内部电极相对。第一外部电极覆盖第一端面、第一棱线部以及第三棱线部。第一外部电极与多个第一内部电极连接。第二外部电极覆盖第二端面、第二棱线部以及第四棱线部。第二外部电极与多个第二内部电极连接。多个第一内部电极包含第1-1内部电极和第1-2内部电极。第1-1内部电极露出至第一棱线部。第1-2内部电极露出至第一端面。第1-1内部电极中的、位于最靠第一主面侧的内部电极的第二端面侧端部位于比第1-2内部电极的第二端面侧端部更靠第一端面侧处。
附图说明
图1是本发明的一实施方式所涉及的层叠型全固体电池的示意性立体图。
图2是图1的线II-II处的示意性剖视图。
具体实施方式
以下，对实施本发明的优选方式的一例进行说明。但是，下述的实施方式仅为例示。本发明不受下述实施方式的任何限定。
图1是本实施方式所涉及的层叠型全固体电池的示意性立体图。图2是图1的线II-II处的示意性剖视图。需要说明的是，在图2中，省略了电池主体10的剖面线。
(电池主体10)
图1及图2所示的层叠型全固体电池1具备电池主体10。电池主体10为大致长方体状。电池主体10具有第一主面10a、第二主面10b、第一侧面10c、第二侧面10d、第一端面10e及第二端面10f。第一及第二主面10a、10b分别沿着长度方向L和宽度方向W延伸。第一及第二侧面10c、10d分别沿着长度方向L和厚度方向T延伸。第一及第二端面10e、10f分别沿着宽度方向W和厚度方向T延伸。
如图2所示，由第一主面10a和第一端面10e构成的第一棱线部101具有被倒圆的形状(R倒角形状)。由第一主面10a和第二端面10f构成的第二棱线部102具有被倒圆的形状。由第二主面10b和第一端面10e构成的第三棱线部103具有被倒圆的形状。由第二主面10b和第二端面10f构成的第四棱线部104具有被倒圆的形状。具体而言，本实施方式的电池主体10的全部的棱线部以及全部的角部都具有被倒圆的形状(R倒角形状)。
电池主体10包含固体电解质。电池主体10中所包含的固体电解质没有特别限定。作为优选使用的固体电解质的例子，例如可举出具有石榴石型结构的固体电解质或具有LISICON型结构的固体电解质。作为具有石榴石型结构的固体电解质，例如，可举出由组成式(Li[7-ax-(b-4)y]Ax)La3Zr(2-y)ByO12(A为选自由Ga、Al、Mg、Zn和Sc组成的组中的至少一种元素，B为选自由Nb、Ta、W、Te、Mo及Bi组成的组中的至少一种元素，0≤x≤0.5，0≤y≤2.0，a为A的平均价数，b为B的平均价数。)表示的固体电解质等。作为具有LISICON型结构的固体电解质，例如，可举出由组成式(Li[3-ax+(5-b)]Ax)MO4(A为选自由Mg、Al、Ga及Zn组成的组中的至少一种元素，M为选自由Zn、Al、Ga、Si、Ge、Ti、P及V组成的组中的至少一种元素，0≤x≤1.0，a为A的平均价数，b为M的平均价数。)表示的固体电解质等。
(内部电极11、12及外部电极13、14)
在电池主体10的内部设置有多个第一内部电极11和多个第二内部电极12。第一内部电极11和第二内部电极12中的一方构成正极，另一方构成负极。第一内部电极11和第二内部电极12隔着由电池主体10构成的固体电解质层10A而相对。
多个第一内部电极11分别从第一端面10e侧(L1侧)朝向第二端面10f侧(L2侧)延伸。多个第一内部电极11露出至第一端面10e、第一棱线部101或第三棱线部103。多个第一内部电极11未露出至第二端面10f、第二棱线部102以及第四棱线部104。多个第一内部电极11包含露出至第一棱线部101的第1-1内部电极11a、露出至第一端面10e的第1-2内部电极11b、以及露出至第三棱线部103的第1-3内部电极11c。在本实施方式中，第1-1内部电极11a、第1-2内部电极11b和第1-3内部电极11c分别设置有多个。
多个第一内部电极11分别与第一外部电极13连接。第一外部电极13以覆盖第一端面10e、第一棱线部101以及第三棱线部103的方式设置。具体而言，在本实施方式中，第一外部电极13设置为覆盖电池主体10的第一端面10e、以及第一及第二主面10a、10b和第一及第二侧面10c、10d的第一端面10e侧(L1侧)部分。
多个第二内部电极12分别从第二端面10f侧(L2侧)朝向第一端面10e侧(L1侧)延伸。多个第二内部电极12露出至第二端面10f、第二棱线部102或第四棱线部104。多个第二内部电极12未露出至第一端面10e、第一棱线部101以及第三棱线部103。多个第二内部电极12包含露出至第二棱线部102的第2-1内部电极12a、露出至第二端面10f的第2-2内部电极12b、以及露出至第四棱线部104的第2-3内部电极12c。在本实施方式中，第2-1内部电极12a、第2-2内部电极12b和第2-3内部电极12c分别设置有多个。
多个第二内部电极12分别与第二外部电极14连接。第二外部电极14以覆盖第二端面10f、第二棱线部102以及第四棱线部104的方式设置。具体而言，在本实施方式中，第二外部电极14设置为覆盖电池主体10的第二端面10f、以及第一及第二主面10a、10b和第一及第二侧面10c、10d的第二端面10f侧(L2侧)部分。
(层叠型全固体电池1的制造方法)
接着，对层叠型全固体电池1的制造方法的一例进行说明。
将固体电解质、粘合剂树脂、有机溶剂等混合、粉碎，制备固体电解质浆料。将固体电解质浆料涂布于基膜上并使其干燥，由此制作固体电解质用生片。
将正极活性物质、导电材料、固体电解质、有机溶剂等混合、粉碎，制备正极浆料。将正极浆料涂布于基膜上并使其干燥，由此制作正极用生片。
将负极活性物质、导电材料、固体电解质、有机溶剂等混合、粉碎，制备负极浆料。将负极浆料涂布于基膜上并使其干燥，由此制作负极用生片。
接着，在正极用生片、负极用生片的表面将内部电极印刷成规定的形状。
接着，将固体电解质用生片、正极用生片、负极用生片适当层叠，制作长方体状的层叠体。根据需要，也可以对层叠体进行压制。
接着，对层叠体进行滚筒研磨等，由此将角部以及棱线部加工成被倒圆的形状。
接着，通过对角部以及棱线部具有被倒圆的形状的层叠体进行烧成，能够完成层叠型全固体电池1。需要说明的是，滚筒研磨等处理可以例如在烧成后进行。
本发明人进行了深入研究，结果发现：在如上所述通过进行滚筒研磨等而棱线部具有被倒圆的形状的层叠型全固体电池中，容量有时会小于额定容量。本发明人进一步进行了深入研究，结果发现：其原因在于，由于棱线部被倒圆，因此露出至第一端面侧的棱线部的第一内部电极也会露出至第二端面侧的棱线部、或者露出至第二端面侧的棱线部的第二内部电极也会露出至第一端面侧的棱线部，由此在第一外部电极与第二外部电极之间发生了短路。
在本实施方式所涉及的层叠型全固体电池1中，第1-1内部电极11a中的、位于最靠第一主面10a侧的内部电极的第二端面10f侧的端部位于比第1-2内部电极11b的第二端面10f侧的端部更靠第一端面10e侧处。第1-3内部电极11c中的、位于最靠第二主面10b侧的内部电极的第二端面10f侧的端部位于比第1-2内部电极11b的第二端面10f侧的端部更靠第一端面10e侧处。第2-1内部电极12a中的、位于最靠第一主面10a侧的内部电极的第一端面10e侧的端部位于比第2-2内部电极12b的第一端面10e侧的端部更靠第二端面10f侧处。第2-3内部电极12c中的、位于最靠第二主面10b侧的内部电极的第一端面10e侧的端部位于第2-2内部电极12b的第一端面10e侧的端部更靠第二端面10f侧处。因此，即使在第一以及第三棱线部101、103为被倒圆的形状的情况下，也难以产生露出至第一棱线部101和第三棱线部103这两者的第1-1内部电极11a、第2-1内部电极12a。即使在第二以及第四棱线部102、104为被倒圆的形状的情况下，也难以产生露出至第二棱线部102和第四棱线部104这两者的第1-3内部电极11c、第2-3内部电极12c。因此，在第一外部电极13与第二外部电极14之间不易发生短路。因此，本实施方式的层叠型全固体电池1具有容量不易小于额定容量的结构。
从更有效地抑制容量小于额定容量的观点出发，优选的是，全部的第1-1内部电极11a各自的第二端面10f侧的端部位于比第1-2内部电极11b的第二端面10f侧的端部更靠第一端面10e侧处。优选的是，全部的第1-3内部电极11c各自的第二端面10f侧的端部位于比第1-2内部电极11b的第二端面10f侧的端部更靠第一端面10e侧处。优选的是，全部的第2-1内部电极12a各自的第一端面10e侧的端部位于比第2-2内部电极12b的第一端面10e侧的端部更靠第二端面10f侧处。优选的是，全部的第2-3内部电极12c各自的第一端面10e侧的端部位于比第2-2内部电极12b的第一端面10e侧的端部更靠第二端面10f侧处。
第1-1内部电极11a的长度优选比第1-2内部电极11b短。第1-1内部电极11a优选设置为，第1-1内部电极11a与第一棱线部101之间的距离和第1-2内部电极11b与第一端面10e之间的距离实质上相等。不过，在本发明中，多个第1-1内部电极11a也可以设置为实质上相同的长度。
第1-3内部电极11c的长度优选比第1-2内部电极11b短。第1-3内部电极11c优选设置为，第1-3内部电极11c与第三棱线部103之间的距离和第1-2内部电极11b与第一端面10e之间的距离实质上相等。不过，在本发明中，多个第1-3内部电极11c也可以设置为实质上相同的长度。
第2-1内部电极12a的长度优选比第2-2内部电极12b短。第2-1内部电极12a优选设置为，第2-1内部电极12a与第二棱线部102之间的距离和第2-2内部电极12b与第二端面10f之间的距离实质上相等。不过，在本发明中，多个第2-1内部电极12a也可以设置为实质上相同的长度。
第2-3内部电极12c的长度优选比第2-2内部电极12b短。第2-3内部电极12c优选设置为，第2-3内部电极12c与第四棱线部104之间的距离和第2-2内部电极12b与第二端面10f之间的距离实质上相等。不过，在本发明中，多个第2-3内部电极12c也可以设置为实质上相同的长度。
另外，从增大层叠型全固体电池1的容量的观点出发，优选的是，按如下方式设置第1-2内部电极11b：在从厚度方向T观察时，第1-2内部电极11b的第二端面10f侧的端部与第二棱线部102及第四棱线部104重叠。优选的是，按如下方式设置第2-2内部电极12b：在从厚度方向T观察时，第2-2内部电极12b的第一端面10e侧的端部与第一棱线部101及第三棱线部103重叠。
需要说明的是，在本实施方式中，对第一内部电极11和第二内部电极12在厚度方向T上交替设置的例子进行了说明。但是，本发明并不限定于该结构。在本发明中，第一内部电极和第二内部电极的层叠形态可以根据层叠型全固体电池1的额定电压、额定电流等来适当决定。
在本实施方式中，对分别设置有多个第1-1内部电极11a、第1-2内部电极11b、第1-3内部电极11c、第2-1内部电极12a、第2-2内部电极12b以及第2-3内部电极12c的例子进行了说明。但是，本发明并不限定于该结构。在本发明中，例如，也可以将第1-1内部电极11a、第1-2内部电极11b以及至少一个第二内部电极12设置为内部电极。第1-1内部电极11a、第1-2内部电极11b、第1-3内部电极11c、第2-1内部电极12a、第2-2内部电极12b以及第2-3内部电极12c也可以分别各设置一个。
本实施方式所涉及的全固体电池具备电池主体、多个第一内部电极、多个第二内部电极、第一外部电极以及第二外部电极。电池主体具有第一及第二主面、第一及第二侧面、第一及第二端面、第一棱线部、第二棱线部、第三棱线部以及第四棱线部。第一及第二主面沿着长度方向和宽度方向延伸。第一及第二侧面沿着长度方向和厚度方向延伸。第一及第二端面沿着宽度方向和厚度方向延伸。第一棱线部由第一主面和第一端面构成。第一棱线部具有被倒圆的形状。第二棱线部由第一主面和第二端面构成。第二棱线部具有被倒圆的形状。第三棱线部由第二主面和第一端面构成。第三棱线部具有被倒圆的形状。第四棱线部由第二主面和第二端面构成。第四棱线部具有被倒圆的形状。电池主体包含固体电解质。多个第一内部电极从第一端面侧朝向第二端面侧延伸。多个第二内部电极从第二端面侧朝向第一端面侧延伸。多个第二内部电极在厚度方向上与第一内部电极相对。第一外部电极覆盖第一端面、第一棱线部以及第三棱线部。第一外部电极与多个第一内部电极连接。第二外部电极覆盖第二端面、第二棱线部以及第四棱线部。第二外部电极与多个第二内部电极连接。多个第一内部电极包含第1-1内部电极和第1-2内部电极。第1-1内部电极露出至第一棱线部。第1-2内部电极露出至第一端面。第1-1内部电极中的、位于最靠第一主面侧的内部电极的第二端面侧端部位于比第1-2内部电极的第二端面侧端部更靠第一端面侧处。
根据本实施方式，能够提供具有容量不易小于额定容量的结构的层叠型全固体电池。
在本实施方式所涉及的全固体电池中，优选的是，多个第1-1内部电极各自的第二端面侧端部位于比第1-2内部电极的第二端面侧端部更靠第一端面侧处。
在本实施方式所涉及的全固体电池中，也可以是，多个第一内部电极还包含露出至第三棱线部的第1-3内部电极。在该情况下，优选的是，第1-3内部电极中的、位于最靠第二主面侧的内部电极的第二端面侧端部位于比第1-2内部电极的第二端面侧端部更靠第一端面侧处。更优选的是，多个第1-3内部电极各自的第二端面侧端部位于比第1-2内部电极的第二端面侧端部更靠第一端面侧处。
在本实施方式所涉及的全固体电池中，也可以是，多个第二内部电极包含露出至第二棱线部的第2-1内部电极和露出至第二端面的第2-2内部电极。在该情况下，优选的是，第2-1内部电极中的、位于最靠第一主面侧的内部电极的第一端面侧端部位于比第2-2内部电极的第一端面侧端部更靠第二端面侧处。
在本实施方式所涉及的全固体电池中，优选的是，多个第2-1内部电极各自的第一端面侧端部位于比第2-2内部电极的第一端面侧端部更靠第二端面侧处。
在本实施方式所涉及的全固体电池中，也可以是，多个第二内部电极还包含露出至第四棱线部的第2-3内部电极。在该情况下，优选的是，第2-3内部电极中的、位于最靠第二主面侧的内部电极的第一端面侧端部位于比第2-2内部电极的第一端面侧端部更靠第二端面侧处。更优选的是，多个第2-3内部电极各自的第一端面侧端部位于比第2-2内部电极的第一端面侧端部更靠第二端面侧处。

Claims (8)

1.一种层叠型全固体电池，具备：
电池主体，该电池主体具有：第一及第二主面，沿着长度方向和宽度方向延伸；第一及第二侧面，沿着长度方向和厚度方向延伸；第一及第二端面，沿着宽度方向和厚度方向延伸；第一棱线部，由所述第一主面和所述第一端面构成并具有被倒圆的形状；第二棱线部，由所述第一主面和所述第二端面构成并具有被倒圆的形状；第三棱线部，由所述第二主面和所述第一端面构成并具有被倒圆的形状；以及第四棱线部，由所述第二主面和所述第二端面构成并具有被倒圆的形状，并且，该电池主体包含固体电解质；
多个第一内部电极，从所述第一端面侧朝向所述第二端面侧延伸；
多个第二内部电极，从所述第二端面侧朝向所述第一端面侧延伸，并在厚度方向上与所述第一内部电极相对；
第一外部电极，覆盖所述第一端面、所述第一棱线部以及所述第3棱线部，并与所述多个第一内部电极连接；以及
第二外部电极，覆盖所述第二端面、所述第二棱线部以及所述第四棱线部，并与所述多个第二内部电极连接，
所述多个第一内部电极包括:
第1-1内部电极，露出至所述第一棱线部；以及
第1-2内部电极，露出至所述第一端面，
所述第1-1内部电极中的、位于最靠所述第一主面侧的内部电极的所述第二端面侧端部位于比所述第1-2内部电极的所述第二端面侧端部更靠所述第一端面侧处。
2.根据权利要求1所述的层叠型全固体电池，其中，
多个所述第1-1内部电极各自的所述第二端面侧端部位于比所述第1-2内部电极的所述第二端面侧端部更靠所述第一端面侧处。
3.根据权利要求1或2所述的层叠型全固体电池，其中，
所述多个第一内部电极还包括露出至所述第3棱线部的第1-3内部电极，
所述第1-3内部电极中的、位于最靠所述第二主面侧的内部电极的所述第二端面侧端部位于比所述第1-2内部电极的所述第二端面侧端部更靠所述第一端面侧处。
4.根据权利要求3所述的层叠型全固体电池，其中，
多个所述第1-3内部电极各自的所述第二端面侧端部位于比所述第1-2内部电极的所述第二端面侧端部更靠所述第一端面侧处。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的层叠型全固体电池，其中，
所述多个第二内部电极包括:
第2-1内部电极，露出至所述第二棱线部；以及
第2-2内部电极，露出至所述第二端面，
所述第2-1内部电极中的、位于最靠所述第一主面侧的内部电极的所述第一端面侧端部位于比所述第2-2内部电极的所述第一端面侧端部更靠所述第二端面侧处。
6.根据权利要求5所述的层叠型全固体电池，其中，
多个所述第2-1内部电极各自的所述第一端面侧端部位于比所述第2-2内部电极的所述第一端面侧端部更靠所述第二端面侧处。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的层叠型全固体电池，其中，
所述多个第二内部电极还包括露出至所述第四棱线部的第2-3内部电极，
所述第2-3内部电极中的、位于最靠所述第二主面侧的内部电极的所述第一端面侧端部位于比所述第2-2内部电极的所述第一端面侧端部更靠所述第二端面侧处。
8.根据权利要求7所述的层叠型全固体电池，其中，
多个所述第2-3内部电极各自的所述第一端面侧端部位于比所述第2-2内部电极的所述第一端面侧端部更靠所述第二端面侧处。
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